Jak działa LCD?

Czym są ciekłe kryształy?

Panele LCD można sklasyfikować jako wyświetlacze płaskoekranowe. To, co odróżnia je od innych technologii wyświetlania, to warstwa materiału ciekłokrystalicznego wewnątrz. W tej cienkiej warstwie cząsteczki ciekłokrystaliczne są ułożone pomiędzy dwoma szklanymi podłożami. Na wewnętrznych powierzchniach każdego z tych podłoży znajdują się elektrody, które kontrolują nośniki ładunku, takie jak elektrony, które następnie oddziałują z ciekłymi kryształami, tworząc przebiegające przez nie pole elektryczne; to z kolei może zmienić ustawienie kryształów, zmieniając również ogólne zachowanie cząsteczek. Po przeciwnych stronach podłoża polaryzatory służą do kontrolowania poziomów przepuszczania światła, wpływając na ogólny obraz wyświetlacza.

Jak działają wyświetlacze ciekłokrystaliczne?

W przeciwieństwie do monitorów CRT, monitory LCD nie mogą się same oświetlać, a więc wymagają źródła światła: podświetlenia. Podświetlenie to jest najczęściej wykonane ze znanych diod LED, które są skrótem od diod elektroluminescencyjnych. Pochodzące z podświetlenia światło jest przenoszone przez tylny polaryzator i tylne podłoże do ciekłych kryształów. Teraz fale świetlne mogą zachowywać się na różne sposoby. Podświetlenie stosowane w wyświetlaczach LCD może być podświetleniem LED (dioda emitująca światło) lub podświetleniem CCFL (lampa fluorescencyjna z zimną katodą). Podświetlenia LED zużywają mniej energii, co staje się coraz bardziej popularne, podczas gdy CCFL jest niższym kosztem w przypadku dużych wyświetlaczy LCD, takich jak duże telewizory LCD. Ostatnio do zwiększenia kontrastu LCD wykorzystywana jest technologia kropek kwantowych.

Elektrody są czynnikami kontrolującymi zachowanie ciekłokrystalicznych, a tym samym także zachowanie światła. Przewodząc lub nie doprowadzając prądu do warstwy kryształu, światło może, ale nie musi być w stanie przejść przez ciekłe kryształy w sposób, który umożliwi przejście przez polaryzator. Ze względu na tę rolę elektrody w Wyświetlacze LCD są często wykonane z tlenku indu i cyny (JA DO). ITO ma dobre właściwości przewodzące i może również wyprodukować przezroczystą elektrodę, która jest niezbędna dla dzisiejszego wyglądu wyświetlaczy.

Wpływ elektrod na wyrównanie ciekłokrystaliczne może się różnić w zależności od zastosowanej metody wyrównania (skręcone nematyczny, wielodomenowy, w samolocie sduchów). Na przykład skręcone ciekłe kryształy nematyczne są skręcone, gdy nie ma pola elektrycznego, które następnie polaryzuje światło przechodzące przez warstwę; gdy elektrody w pełni zaaplikują pole, skręcenie wyprostuje się, nie polaryzując już światła i nie przepuszczając światła. W każdym z tych typów wyrównania elektrody są rozmieszczone inaczej w strukturze, zmieniając właściwości wyświetlacza, takie jak szerokość kąta widzenia, zużycie energii i czas reakcji. Pomimo tych różnych metod wyrównania, cel warstwy ciekłokrystalicznej pozostaje taki sam: spolaryzować światło tak, aby spolaryzowane światło przechodziło na powierzchnię wyświetlacza. Polaryzując światło przepuszczane z podświetlenia, cząsteczki ciekłokrystaliczne odgrywają rolę w tym, ile światła przechodzi przez filtry polaryzacyjne, niezależnie od tego, czy jest ono całe, żadne, czy tylko część.

Źródło zdjęcia: dzięki uprzejmości HamRadioSchool.com

W przypadku wyświetlaczy kolorowych istnieje dodatkowy krok między polaryzacją a interakcją z polaryzatorem. Po polaryzacji w warstwie kryształu światło przechodzi przez kolorowy filtr RGB (czerwony zielony niebieski). Wyświetlacze LCD działają przy użyciu pojedynczych pikseli do wyświetlania obrazów ruchomych lub nieruchomych. Każdy piksel będzie wyświetlał kolor zmieszany przez filtr kolorów RGB z filtrem każdego koloru powiązanym z jednym z subpikseli piksela. Podpiksele są miejscem, w którym określany jest stopień światła, wpływając w ten sposób na stopień wyeksponowania odpowiedniego koloru. Gdy grupy subpikseli są połączone pod pikselem, kolory RGB będą się mieszać w określony sposób, tworząc kolor piksela, który następnie będzie współpracował z innymi pikselami, aby ostatecznie stworzyć obraz widziany na urządzeniu wyświetlającym.

Jak wspomniano wcześniej, istnieją różne sposoby wyrównania warstwy ciekłokrystalicznej, a każda z tych technik tworzy inny rodzaj wyświetlacza LCD. Na przykład TN LCD, będąc jedną z tańszych, ale także szybszych opcji, stał się bardzo przydatny w wyświetlaczach do gier, gdzie istnieje zapotrzebowanie na szybkie częstotliwości odświeżania grafiki i czasy reakcji.

Technologia LCD znalazła również zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym (deski rozdzielcze i ekrany samochodowe) oraz przemysł medyczny (obrazowanie radiologiczne).