Bir LCD ekran, her iki tarafında iki polarizör bulunan cam substratlar üzerindeki iki elektrot arasına sıkıştırılmış ince bir sıvı kristal malzeme tabakası içerir. Bir polarizör, diğer polarizasyonların ışık dalgalarını bloke ederken belirli bir polarizasyondaki ışık dalgalarının geçmesine izin veren bir optik filtredir. Elektrotların şeffaf olması gerekir, bu nedenle en popüler malzeme ITO'dur (İndiyum Kalay Oksit).

LCD'nin kendisi ışık yayamadığından, karanlık ortamda görülebilmesi için normalde bir LCD ekranın arkasına bir arka ışık yerleştirilir. Arka ışık için ışık kaynakları LED (Işık Yayan Diyot) veya CCFL (Soğuk Katot Floresan Lambalar) olabilir. LED arka ışığı en popüler olanıdır. Tabii ki, renkli bir ekrana sahip olmak isterseniz, bir LCD hücreye bir renk filtresi katmanı yapılabilir. Renk filtresi RGB renginden oluşur. LCD'nin önüne bir dokunmatik panel de ekleyebilirsiniz.

Şekil 1 LCD Ekran Yapısı

LCD'ler Nasıl Çalışır?

Seri üretimdeki ilk LCD panel teknolojisine TN (Twisted Nematic) denir. LCD'lerin arkasındaki ilke, sıvı kristal moleküllerine bir elektrik alanı uygulanmadığında, moleküllerin LCD hücrede 90 derece bükülmesidir. Ortam ışığından veya arka ışıktan gelen ışık birinci polarizörden geçtiğinde, ışık polarize olur ve sıvı kristal moleküler katmanla bükülür. İkinci polarizöre ulaştığında bloke olur. İzleyici ekranın siyah olduğunu görür.

Sıvı kristal moleküllere bir elektrik alanı uygulandığında, bükülmezler.  Polarize ışık, sıvı kristal molekül tabakasına ulaştığında, ışık bükülmeden doğrudan geçer. İkinci polarizöre ulaştığında o da geçer, izleyici ekranın parlak olduğunu görür.

LCD teknolojisi, elektrik akımı (elektron geçer) yerine elektrik alanları kullandığından, düşük güç tüketimine sahiptir.

Kısa Youtube videosu LCD'lerin nasıl özlü ve verimli bir şekilde açıklanacaktır.

Şekil 2 LCD'ler nasıl çalışır?

 

LCD Ekranların Temelleri

Yukarıda tanıtılan en temel LCD'ye pasif matris LCD'ler denir ve çoğunlukla hesap makineleri, yardımcı sayaçlar, erken dijital saatler, çalar saatler vb. gibi düşük seviye veya basit uygulamalarda bulunabilir.  Pasif matris LCD'lerin dar görüş açısı, yavaş tepki hızı, karartma gibi birçok sınırlaması vardır, ancak güç tüketimi için mükemmeldir.

Dezavantajları iyileştirmek için bilim adamları ve mühendisler aktif matris LCD teknolojisi geliştirdiler. En yaygın kullanılanı TFT (İnce Film Transistör) LCD teknolojisidir. TFT LCD'ye dayalı olarak, daha da modern LCD teknolojileri geliştirildi. En iyi bilineni IPS (Düzlem İçi Geçiş) LCD'dir.  Süper geniş görüş açısına, üstün görüntü kalitesine, hızlı tepkiye, mükemmel kontrasta, daha az yanma hatasına vb. sahiptir.

IPS LCD'ler, LCD monitörlerde, LCD TV'lerde, Iphone'da, pedlerde vb. yaygın olarak kullanılmaktadır. Samsung, daha derin siyahlar üretmek için ışığın gerekli olmadığı her yerde LED'leri kapatmak için LED arka aydınlatmasında QLED (kuantum nokta) olarak devrim yarattı.

Şekil 3 Aktif TFT Renkli Ekran

Farklı LCD Türleri

• • – Bükülmüş Nematik Ekran:  The TN (Twisted Nematic) LCD'ler üretim en sık yapılabilir ve endüstrilerin her yerinde farklı türde ekranlar kullanılabilir. Bu ekranlar, diğer ekranlara kıyasla ucuz oldukları ve hızlı tepki süreleri olduğu için oyuncular tarafından en sık kullanılır. Bu ekranların ana dezavantajı, düşük kalitenin yanı sıra kısmi kontrast oranlarına, görüş açılarına ve renk reprodüksiyonuna sahip olmalarıdır. Ancak bu cihazlar günlük işlemler için yeterlidir.

 

• • – Düzlem İçi Geçiş Ekranı:  IPS ekranlar iyi görüntü kalitesi, daha yüksek görüş açıları, canlı renk hassasiyeti ve farkı sağladıkları için en iyi LCD olarak kabul edilirler. Bu ekranlar çoğunlukla grafik tasarımcılar tarafından kullanılır ve diğer bazı uygulamalarda LCD'ler, görüntü ve rengin çoğaltılması için maksimum potansiyel standartlara ihtiyaç duyar.

 

• • – Dikey Hizalama Paneli: dikey hizalama (VA) paneller, Twisted Nematic ve düzlem içi anahtarlamalı panel teknolojisi arasında merkezde herhangi bir yere düşer. Bu paneller, TN tipi ekranlara kıyasla en iyi görüş açılarına ve daha yüksek kalite özelliklerine sahip renk üretimine sahiptir. Bu panellerin tepki süresi düşüktür. Ancak bunlar çok daha makul ve günlük kullanım için uygundur.

 

• • – Bu panelin yapısı, bükülmüş nematik ekrana kıyasla daha derin siyahlar ve daha iyi renkler üretir. Ve birkaç kristal hizalama, TN tipi ekranlara kıyasla daha iyi görüş açılarına izin verebilir. Bu ekranlar, diğer ekranlara kıyasla pahalı oldukları için bir ödünleşimle geliyor. Ayrıca yavaş tepki süreleri ve düşük yenileme hızları vardır.

 

• • – Gelişmiş Fringe Alan Anahtarlama (AFFS):  AFFS LCD'ler, IPS ekranlara kıyasla en iyi performansı ve geniş bir renk reprodüksiyonu yelpazesi sunar. AFFS uygulamaları, geniş görüntüleme açısından ödün vermeden renk bozulmasını azaltabildikleri için çok gelişmiştir. Genellikle bu ekran, uygun uçak kokpitleri gibi profesyonel ortamlarda olduğu kadar son derece gelişmiş ortamlarda da kullanılır.

 

• • – Pasif ve Aktif Matris Ekranları: Pasif matris tipi LCD'ler, LCD'deki belirli bir piksele şarj sağlanabilmesi için basit bir ızgara ile çalışır. Cam katmanlardan biri sütunlar, diğeri ise indiyum-kalay-oksit gibi şeffaf iletken bir malzeme kullanılarak tasarlanmış sıralar verir. Pasif matris sisteminin önemli dezavantajları vardır, özellikle tepki süresi yavaş ve hatalı voltaj kontrolüdür. Ekranın tepki süresi esas olarak ekranın görüntülenen görüntüyü yenileme yeteneğini ifade eder.

 

• - Aktif matris tipi LCD'ler esas olarak TFT'ye (ince film transistörleri) bağlıdır. Bu transistörler, küçük anahtarlamalı transistörlerin yanı sıra bir cam alt tabaka üzerinde bir matris içine yerleştirilmiş kapasitörlerdir. Uygun satır etkinleştirildiğinde, belirli bir pikselin adreslenebilmesi için tam sütundan aşağı bir yük iletilebilir, çünkü sütunun kesiştiği tüm ek satırlar KAPALI konuma getirilir, yalnızca belirlenen pikselin yanındaki kapasitör bir yük alır. .

 

Diğer ekranlara göre avantajlar

LCD teknolojileri, duvar TV'leri, dizüstü bilgisayarları, akıllı telefonları, pedleri mümkün kılan hafif, ince, düşük güç tüketimi gibi büyük avantajlara sahiptir. İlerleme yolunda, birçok görüntüleme teknolojisinin rekabetini ortadan kaldırdı. Artık masalarımızda CRT monitörler ve evimizde plazma ekran TV görmüyoruz. LCD Teknolojileri artık ekran pazarına hakim. Ancak herhangi bir teknolojinin sınırlamaları vardır.

LCD teknolojileri, özellikle düşük sıcaklıkta, sınırlı görüş açılarında yavaş tepki sürelerine sahiptir, arkadan aydınlatmaya ihtiyaç vardır. LCD'nin dezavantajlarına odaklanılarak, OLED (Organik Işık Yayan Diyotlar) teknolojisi geliştirildi. Bazı ileri teknoloji TV ve cep telefonları AMOLED (Aktif Matris Organik Işık Yayan Diyotlar) ekranları kullanmaya başlar.

Bu son teknoloji, LCD teknolojisine kıyasla daha da iyi renk üretimi, net görüntü kalitesi, daha iyi renk gamı ​​ve daha az güç tüketimi sağlar. Lütfen dikkat, OLED ekranlarda AMOLED ve PMOLED (Pasif Matriks Organik Işık Yayan Diyotlar). TV ve cep telefonlarınız için PMOLED yerine AMOLED seçmeniz gerekiyor.

Bizim için buraya tıklayın Youtube video eğitimi!