فناوری پلاسما

مقدمه

شما احتمالاً از وسایلی که دارای LCD  (صفحه نمایش کریستال مایع) باشند همه روزه استفاده می کنید آنها اطراف ما هستند. در کامپیوترهای کیفی، ساعت های دیجیتالی، اجاق های مایکرویو، انواع دستگاه های پخش CD و بسیاری از وسایل الکترونیکی دیگر. LCDها به این دلیل رایج هستند که مزایای زیادی نسبت به دیگر فناوری های نمایش دارند. آنها سبک تر و نازک تر هستند و انرژی کمتری نسبت به لامپ اشعه کاتودی (CRT) مصرف می کنند.

کلمه کریستال مایع مفهوم متناقضی دارد. ما کریستال را به عنوان ماده جامدی چون کوارتز و معمولاً به سختی سنگ می شناسیم و مایع معنای کاملاً متفاوتی دارد. چگونه ماده ای می تواند هر دو را داشته باشد؟ در این مقاله، می آموزیم که کریستال مایع بر این نیرنگ خارق العاده پیروز می شود و همچنین نگاهی می اندازیم به فناوری زیربنایی آن که باعث می شود LCD کار کند. همچنین به بررسی رقیب اصلی LCD، یعنی فناوری پلاسما پرداخته و در نهایت، در مورد 2 فناوری LED و OLED. صحبت خواهیم کرد و خواهیم دید که چگونه این 2 فناوری تفکیک پذیری تصویر را افزایش داده و مصرف انرژی را نیز تا 40 درصد، کاهش می دهند.

پلاسما چیست؟

اگر تا به حال، یک لامپ مهتابی را شکانده باشید، حتماً جز مقداری گرد سفید رنگ چیز دیگری مشاهده نکرده اید. ولی وقتی مهتابی روشن است، به نظر می رسد که ماده ای نورانی درون لامپ است. حالتی که مواد داخل مهتابی پس از روشن شدن به خود می گیرند، حالت پلاسما نامیده می شود. پلاسما گاز برانگیخته ای است، شامل یون های در حال حرکت (اتم های باردار) و الکترون (ذرات با بار منفی). هر ماده ای در حالت آزاد، دارای بار خنثی است. به این دلیل که دارای تعداد مساوی پروتون و الکترون است.

حال، اگر در داخل گاز اختلاف پتانسیل بالایی ایجاد کنیم، الکترون های آزاد با ضربه زدن به الکترون هایی که تحت تاثیر جاذبه هسته هستند، پیوندشان با هسته اتم را کم می کنند و باعث خروج آنها از مدار چرخش خود می شوند. با کم شدن هر یک الکترون، یک بار مثبت به بار کل اتم اضافه می شود. با پیوسته ساختن این شرایط، الکترون های آزاد همواره در حال حرکت به سمت ناحیه مثبت تر (جایی که الکترون کمتری وجود دارند) اتم، خواهند بود. در حین این حرکت ها و در نتیجه برخورد ذرات با الکترون ها، انرژی الکترون های منحرف شده، و به شکل نور گسیل (ساطع) می شوند.

نئون و زنون، دو عنصر گازی شکلی هستند که در ساخت صفحه نمایش های پلاسما از آنها استفاده می شود. این دو عنصر در هنگام برانگیختگی نور فرابنفش گسیل می کنند. این نور، قابل رویت توسط چشم انسان نیست ولی توانایی برانگیخته کردن عناصری که نور مرئی گسیل می کنند را دارد.

طرز کار صفحه نمایش پلاسما

نئون و زئون، درون هزاران سلول سه رنگ بین دو صفحه جلو و عقب صفحه نمایش نگهداری می شوند. این سلول ها همان پیکسل ها هستند. الکترودهایی هم در دو طرف این سلول ها به طور عمودی قرار داده می شوند.

الکترودهای شفافی که توسط عایق دی – الکتریکی، از هم جدا شده اند و با لایه محافظ منیزیم اکسید پوشیده شده اند نیز به پشت صفحه بیرونی چسبیده می شوند و به حالت افقی مرتب می شوند. برای یونیزه کردن گاز درون سلول ها، الکترودها میلیون ها بار در ثانیه شارژ می شوند. این کار، باعث شارش ذرات باردار می شود و آنها را وادار به گسیل فوتون های فرابنفش می کند.

این فوتون ها وقتی به لایه فسفر صفحه بیرونی برخورد می کنند، باعث برانگیختگی الکترون های فسفر می شوند. این الکترون ها در بازگشت به حالت اصلی خود، نور با فرکانس مرئی گسیل می کنند.

هر کدام از سلول ها دارای فسفر با رنگ های سبز، آبی و قرمز هستند. این سه رنگ در ترکیب با هم تشکیل یک پیکسل رنگی را می دهند و در نهایت، تمام پیکسل ها در کنار هم تشکیل تصویر نهایی را می دهند.

صفحه نمایش ها برای پخش تصویر از سیگنال های آنتن تلویزیون، نیاز به وسیله ای به نام تیونر دارند. با استفاده از تیونر، سیگنال های دریافتی به سیگنال های قابل نشان دادن برای صفحه نمایش، تبدیل می شوند.

برگرفته از ماهنامه وب شماره 116

تنظیم برای تبیان: فاطمه مجدآبادی