Ekran LCD zawiera cienką warstwę materiału ciekłokrystalicznego umieszczoną między dwiema elektrodami na szklanych podłożach, z dwoma polaryzatorami po każdej stronie. Polaryzator to filtr optyczny, który przepuszcza fale świetlne o określonej polaryzacji, jednocześnie blokując fale świetlne o innych polaryzacjach. Elektrody muszą być przezroczyste, dlatego najpopularniejszym materiałem jest ITO (Indium Tin Oxide).

Ponieważ LCD nie może sam emitować światła, zwykle podświetlenie jest umieszczane za ekranem LCD, aby było widoczne w ciemnym otoczeniu. Źródłem światła dla podświetlenia mogą być diody LED (dioda emitująca światło) lub CCFL (lampy fluorescencyjne z zimną katodą). Najbardziej popularne jest podświetlenie LED. Oczywiście, jeśli chcesz mieć kolorowy wyświetlacz, warstwę filtra koloru można przekształcić w komórkę LCD. Filtr kolorów składa się z koloru RGB. Możesz również dodać panel dotykowy przed wyświetlaczem LCD.

Rys. 1 Struktura wyświetlacza LCD

Jak działają wyświetlacze LCD?

Pierwsza technologia paneli LCD w masowej produkcji nosi nazwę TN (Twisted Nematic). Zasada działania wyświetlaczy LCD polega na tym, że gdy pole elektryczne nie jest przyłożone do cząsteczek ciekłokrystalicznych, cząsteczki skręcają się o 90 stopni w komórce LCD. Kiedy światło pochodzące z otoczenia lub z podświetlenia przechodzi przez pierwszy polaryzator, jest ono spolaryzowane i skręcone z ciekłokrystaliczną warstwą molekularną. Gdy dociera do drugiego polaryzatora, zostaje zablokowany. Widz widzi, że wyświetlacz jest czarny.

Kiedy do cząsteczek ciekłokrystalicznych przykładane jest pole elektryczne, są one rozkręcane.  Kiedy spolaryzowane światło dociera do warstwy cząsteczek ciekłokrystalicznych, światło przechodzi prosto, nie ulegając skręceniu. Kiedy dotrze do drugiego polaryzatora, również przejdzie, widz widzi, że wyświetlacz jest jasny.

Ponieważ technologia LCD wykorzystuje pola elektryczne zamiast prądu elektrycznego (przepływa elektron), ma niski pobór mocy.

Krótki Wideo w YouTube wyjaśni, w jaki sposób LCD zwięźle i skutecznie.

Rys. 2 Jak działają wyświetlacze LCD

 

Podstawy wyświetlaczy LCD

Najbardziej podstawowy wyświetlacz LCD przedstawiony powyżej nazywa się pasywnymi matrycami LCD, które można znaleźć głównie w prostych lub prostych aplikacjach, takich jak kalkulatory, liczniki mediów, zegarki cyfrowe wczesnego czasu, budziki itp.  Pasywne matryce LCD mają wiele ograniczeń, takich jak wąski kąt widzenia, wolna szybkość reakcji, przyciemnienie, ale świetnie nadają się do zużycia energii.

Aby wyeliminować wady, naukowcy i inżynierowie opracowali technologię aktywnej matrycy LCD. Najszerzej stosowana jest technologia LCD TFT (Thin Film Transistor). W oparciu o TFT LCD opracowywane są jeszcze bardziej nowoczesne technologie LCD. Najbardziej znanym jest wyświetlacz LCD IPS (In Plane Switching).  Ma super szeroki kąt widzenia, doskonałą jakość obrazu, szybką reakcję, świetny kontrast, mniej wypaleń itp.

Wyświetlacze LCD IPS są szeroko stosowane w monitorach LCD, telewizorach LCD, iPhone'ach, padach itp. Samsung zrewolucjonizował nawet podświetlenie LED, zmieniając je na QLED (kropka kwantowa), aby wyłączać diody LED wszędzie tam, gdzie światło nie jest potrzebne do uzyskania głębszej czerni.

Rys. 3 Aktywny kolorowy wyświetlacz TFT

Różne rodzaje LCD

• • – Wyświetlacz Twisted Nematic:  Połączenia Wyświetlacze LCD TN (Twisted Nematic) produkcja może być wykonywana najczęściej i wykorzystywane są różne rodzaje wyświetlaczy we wszystkich branżach. Wyświetlacze te są najczęściej używane przez graczy, ponieważ są tanie i charakteryzują się szybkim czasem reakcji w porównaniu z innymi wyświetlaczami. Główną wadą tych wyświetlaczy jest niska jakość, a także częściowe współczynniki kontrastu, kąty widzenia i odwzorowanie kolorów. Ale te urządzenia są wystarczające do codziennych operacji.

 

• • – Wyświetlacz przełączania w płaszczyźnie:  Wyświetlacze IPS są uważane za najlepsze LCD, ponieważ zapewniają dobrą jakość obrazu, wyższe kąty widzenia, precyzję żywych kolorów i różnicę. Wyświetlacze te są najczęściej używane przez grafików, aw niektórych innych zastosowaniach wyświetlacze LCD wymagają maksymalnych potencjalnych standardów reprodukcji obrazu i koloru.

 

• • – Panel wyrównania w pionie: The wyrównanie w pionie (VA) panele upuszczają w dowolnym miejscu w centrum wśród technologii Twisted Nematic i paneli przełączających w płaszczyźnie. Panele te mają najlepsze kąty widzenia, a także odwzorowanie kolorów z wyższą jakością funkcji w porównaniu z wyświetlaczami typu TN. Panele te mają krótki czas odpowiedzi. Ale są one o wiele bardziej rozsądne i odpowiednie do codziennego użytku.

 

• • – Struktura tego panelu generuje głębszą czerń, a także lepsze kolory w porównaniu ze skręconym wyświetlaczem nematycznym. Kilka wyrównań kryształów może pozwolić na lepsze kąty widzenia w porównaniu z wyświetlaczami typu TN. Te wyświetlacze są dostarczane z kompromisem, ponieważ są drogie w porównaniu z innymi wyświetlaczami. A także mają powolne czasy odpowiedzi i niskie częstotliwości odświeżania.

 

• • – Zaawansowane przełączanie pola zewnętrznego (AFFS):  Wyświetlacze AFFS LCD oferują najlepszą wydajność i szeroki zakres reprodukcji kolorów w porównaniu z wyświetlaczami IPS. Zastosowania AFFS są bardzo zaawansowane, ponieważ mogą zredukować zniekształcenia kolorów bez uszczerbku dla szerokiego kąta widzenia. Zwykle ten wyświetlacz jest używany w wysoce zaawansowanych, a także profesjonalnych środowiskach, takich jak w żywotnych kokpitach samolotów.

 

• • – Pasywne i aktywne wyświetlacze matrycowe: Wyświetlacze LCD z pasywną matrycą działają z prostą siatką, dzięki czemu ładunek może być dostarczany do określonego piksela na wyświetlaczu LCD. Jedna warstwa szkła daje kolumny, podczas gdy druga daje rzędy zaprojektowane przy użyciu przezroczystego materiału przewodzącego, takiego jak tlenek indu-cyny. System z matrycą pasywną ma poważne wady, w szczególności czas odpowiedzi jest powolny i niedokładna kontrola napięcia. Czas reakcji wyświetlacza odnosi się głównie do zdolności wyświetlacza do odświeżania wyświetlanego obrazu.

 

• - Wyświetlacze LCD z aktywną matrycą opierają się głównie na TFT (tranzystory cienkowarstwowe). Tranzystory te są małymi tranzystorami przełączającymi, a także kondensatorami, które są umieszczone w matrycy na szklanym podłożu. Gdy odpowiedni wiersz jest aktywowany, ładunek może być przesyłany w dół dokładnej kolumny, aby można było zaadresować określony piksel, ponieważ wszystkie dodatkowe wiersze, które przecina kolumna, są wyłączone, po prostu kondensator obok wyznaczonego piksela otrzymuje ładunek .

 

Korzyści w stosunku do innych wyświetlaczy

Technologie LCD mają ogromne zalety w postaci lekkiej, cienkiej, niskiego zużycia energii, dzięki czemu możliwe są telewizory ścienne, laptopy, smartfony, pady. Na swojej drodze do postępu wyeliminował konkurencję wielu technologii wyświetlania. Nie widzimy już monitorów CRT na naszych biurkach i telewizorów plazmowych w naszym domu. Technologie LCD dominują obecnie na rynku wyświetlaczy. Ale każda technologia ma swoje ograniczenia.

Technologie LCD charakteryzują się długim czasem reakcji, szczególnie w niskich temperaturach, przy ograniczonych kątach widzenia, potrzebne jest podświetlenie. Skupiając się na wadach LCD, opracowano technologię OLED (Organic Light Emitting Diodes). Niektóre wysokiej klasy telewizory i telefony komórkowe zaczynają używać wyświetlaczy AMOLED (ang. Active Matrix Organic Light Emitting Diodes).

Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia jeszcze lepsze odwzorowanie kolorów, wyraźny obraz, lepszą gamę kolorów i mniejsze zużycie energii w porównaniu z technologią LCD. Należy pamiętać, że wyświetlacze OLED obejmują AMOLED i PMOLED (Organiczne diody elektroluminescencyjne z pasywną matrycą). To, co musisz wybrać, to AMOLED do telewizora i telefonów komórkowych zamiast PMOLED.

Kliknij tutaj, aby zobaczyć nasze Szkolenie wideo na Youtube!