În prezent, privim cristalele lichide afișează (LCD-uri) peste tot, totuși, nu s-au dezvoltat imediat. A durat atât de mult timp până la dezvoltarea cristalului lichid până la un număr mare de aplicații LCD. În anul 1888, primele cristale lichide au fost inventate de Friedrich Reinitzer (botanist austriac). Când a dizolvat un material ca un benzoat de colesteril, a observat că inițial acesta se transformă într-un fluid tulbure și se curăță odată cu creșterea temperaturii sale. Odată ce a fost răcit, atunci fluidul a devenit albastru înainte de a cristaliza în cele din urmă. Deci, primul afișaj experimental cu cristale lichide a fost dezvoltat de RCA Corporation în anul 1968. După aceea, producătorii de LCD-uri au proiectat treptat diferențe și dezvoltări ingenioase în ceea ce privește tehnologia, luând acest dispozitiv de afișare într-o gamă incredibilă. Deci, în cele din urmă, evoluțiile LCD au fost sporite.

Ce este un LCD (display cu cristale lichide)?

Un afișaj cu cristale lichide sau LCD își trage definiția din numele său însuși. Este o combinație a două stări de materie, solidul și lichidul. LCD utilizează un cristal lichid pentru a produce o imagine vizibilă. Ecranele cu cristale lichide sunt ecrane de afișare cu tehnologie foarte subțire, care sunt utilizate în general pe ecrane de laptop, televizoare, telefoane mobile și jocuri video portabile. Tehnologiile LCD permit afișajelor să fie mult mai subțiri în comparație cu un tub catodic (CRT) tehnologie.

Afișajul cu cristale lichide este compus din mai multe straturi care includ două panouri polarizate filtre și electrozi. Tehnologia LCD este utilizată pentru afișarea imaginii într-un notebook sau în alte dispozitive electronice, cum ar fi mini computerele. Lumina este proiectată dintr-un obiectiv pe un strat de cristal lichid. Această combinație de lumină colorată cu imaginea în tonuri de gri a cristalului (formată pe măsură ce curentul electric curge prin cristal) formează imaginea colorată. Această imagine este apoi afișată pe ecran.

Un ecran LCD

Un LCD este fie format dintr-o grilă activă de afișare a matricei, fie o grilă de afișare pasivă. Majoritatea smartphone-urilor cu tehnologie LCD utilizează afișaj cu matrice activă, dar unele dintre afișajele mai vechi folosesc în continuare modelele de rețea de afișare pasivă. Majoritatea dispozitivelor electronice depind în principal de tehnologia de afișare cu cristale lichide pentru afișarea lor. Lichidul are un avantaj unic de a avea un consum redus de energie decât LED sau tub catodic.

Ecranul cu cristale lichide funcționează mai degrabă pe principiul blocării luminii decât a emiterii de lumină. Ecranele LCD necesită o lumină de fundal, deoarece nu le emit lumină. Folosim întotdeauna dispozitive care sunt formate din afișaje LCD care înlocuiesc utilizarea tubului cu raze catodice. Tubul cu raze catodice atrage mai multă putere comparativ cu LCD-urile și este, de asemenea, mai greu și mai mare.

Cum sunt construite LCD-urile?

Fapte simple care ar trebui luate în considerare la realizarea unui ecran LCD:

Structura de bază a ecranului LCD trebuie controlată prin schimbarea curentului aplicat.
Trebuie să folosim lumină polarizată.
Cristalul lichid ar trebui să poată controla ambele operațiuni de transmis sau poate, de asemenea, să schimbe lumina polarizată.

Construcție LCD

După cum s-a menționat mai sus, trebuie să luăm două filtre de sticlă polarizată la realizarea cristalului lichid. Sticla care nu are un film polarizat pe suprafața acestuia trebuie să fie frecată cu un polimer special care va crea caneluri microscopice pe suprafața filtrului de sticlă polarizată. Canelurile trebuie să fie în aceeași direcție cu filmul polarizat.

Acum trebuie să adăugăm un strat de cristal pneumatic în fază lichidă pe unul dintre filtrele polarizante ale sticlei polarizate. Canalul microscopic determină alinierea moleculei primului strat cu orientarea filtrului. Când apare unghiul drept la prima bucată de strat, ar trebui să adăugăm o a doua bucată de sticlă cu filmul polarizat. Primul filtru va fi polarizat în mod natural pe măsură ce lumina îl lovește la etapa inițială.

Astfel, lumina călătorește prin fiecare strat și este ghidată spre următorul cu ajutorul unei molecule. Molecula tinde să-și schimbe planul de vibrație al luminii pentru a se potrivi cu unghiul ei. Când lumina ajunge la capătul îndepărtat al substanței cu cristale lichide, aceasta vibrează la același unghi ca și cel al stratului final al moleculei. Lumina este permisă să intre în dispozitiv numai dacă al doilea strat al sticlei polarizate se potrivește cu stratul final al moleculei.

Cum funcționează LCD-urile?

Principiul din spatele LCD-urilor este că atunci când un curent electric este aplicat moleculei de cristal lichid, molecula tinde să se răsucească. Acest lucru determină unghiul de lumină care trece prin molecula sticlei polarizate și provoacă, de asemenea, o modificare a unghiului filtrului polarizator superior. Ca urmare, puțină lumină este permisă să treacă sticla polarizată printr-o anumită zonă a ecranului LCD.

Astfel, acea zonă anume va deveni întunecată în comparație cu altele. Ecranul LCD funcționează pe principiul blocării luminii. În timp ce construiți LCD-urile, o oglindă reflectată este aranjată în spate. Un plan de electrod este realizat din oxid de indiu-staniu care este menținut deasupra și o sticlă polarizată cu un film polarizant este adăugată și pe partea inferioară a dispozitivului. Regiunea completă a ecranului LCD trebuie să fie închisă de un electrod comun și deasupra acestuia ar trebui să fie materia cristalelor lichide.

Urmează a doua bucată de sticlă cu un electrod sub forma dreptunghiului de jos și, deasupra, un alt film polarizant. Trebuie avut în vedere că ambele piese sunt păstrate în unghi drept. Atunci când nu există curent, lumina trece prin partea din față a ecranului LCD, acesta va fi reflectat de oglindă și va sări înapoi. Pe măsură ce electrodul este conectat la o baterie, curentul din acesta va face ca cristalele lichide dintre electrodul plan comun și electrodul în formă de dreptunghi să se desfacă. Astfel, lumina este blocată să treacă. Acea zonă dreptunghiulară particulară pare goală.

Cum utilizează LCD cristale lichide și lumină polarizată?

Un monitor TV LCD folosește conceptul de ochelari de soare pentru a-și opera pixelii colorați. Pe partea opusă a ecranului LCD, există o lumină imensă strălucitoare care strălucește în direcția observatorului. Pe partea frontală a afișajului, include milioane de pixeli, unde fiecare pixel poate fi alcătuit din regiuni mai mici cunoscute sub-pixeli. Acestea sunt colorate cu culori diferite, cum ar fi verde, albastru și roșu. Fiecare pixel de pe afișaj include un filtru de sticlă polarizant în partea din spate, iar partea din față include la 90 de grade, astfel încât pixelul pare întunecat în mod normal.

Un mic cristal lichid nematic răsucit se află printre cele două filtre care controlează electronic. Odată ce este oprită, apoi transformă lumina pentru a trece prin 90 de grade, lăsând în mod eficient lumina să se alimenteze în cele două filtre polarizante, astfel încât pixelul să pară luminos. După ce este activat, nu aprinde lumina, deoarece este blocat prin polarizator, iar pixelul pare întunecat. Fiecare pixel poate fi controlat printr-un tranzistor separat prin pornirea și oprirea de mai multe ori în fiecare secundă.

Cum se alege un ecran LCD?

În general, fiecare consumator nu are prea multe informații cu privire la diferitele tipuri de LCD-uri disponibile pe piață. Deci, înainte de a selecta un ecran LCD, colectează toate datele, cum ar fi caracteristicile, prețul, compania, calitatea, specificațiile, serviciul, recenziile clienților etc. Adevărul este că promotorii tind să obțină beneficiul din adevărul că majoritatea clienților conduc extrem de puțin cercetare înainte de a cumpăra orice produs.

Pe un ecran LCD, neclaritatea de mișcare poate fi un efect al duratei unei imagini pentru a comuta și afișa pe ecran. Cu toate acestea, ambele incidente se schimbă foarte mult la un panou LCD individual, în ciuda tehnologiei LCD primare. Selectarea unui ecran LCD bazat pe tehnologia de bază trebuie să fie mai mult în ceea ce privește prețul față de diferența preferată, unghiurile de vizualizare și reproducerea culorii decât estomparea estimată, altfel alte calități de joc. Cea mai mare rată de reîmprospătare, precum și timpul de răspuns, trebuie planificate în orice specificații ale panoului. O altă tehnologie de jocuri, cum ar fi stroboscopul, va porni / opri lumina de fundal rapid pentru a reduce rezoluția.

Diferite tipuri de LCD

Diferitele tipuri de LCD-uri sunt discutate mai jos.

Afișaj Nematic răsucit

Producția de LCD-uri TN (Twisted Nematic) poate fi realizată cel mai frecvent și utilizează diferite tipuri de afișaje în toate industriile. Aceste ecrane utilizate cel mai frecvent de către jucători, deoarece sunt ieftine și au timp de răspuns rapid în comparație cu alte ecrane. Principalul dezavantaj al acestor afișaje este că au o calitate scăzută, precum și raporturi de contrast parțiale, unghiuri de vizualizare și reproducere a culorii. Dar aceste dispozitive sunt suficiente pentru operațiuni zilnice.

Aceste afișaje permit timpi de răspuns rapid, precum și rate de reîmprospătare rapide. Deci, acestea sunt singurele afișaje de jocuri disponibile cu 240 hertz (Hz). Aceste afișaje au un contrast și o culoare slabe din cauza dispozitivului de răsucire altfel precis.

Afișaj de comutare în plan

Afișajele IPS sunt considerate a fi cel mai bun ecran LCD, deoarece oferă o calitate bună a imaginii, unghiuri de vizualizare mai ridicate, precizie și diferență de culoare vibrantă. Aceste afișaje sunt utilizate în cea mai mare parte de graficieni și în alte aplicații, LCD-urile au nevoie de standardele potențiale maxime pentru reproducerea imaginii și culorilor.

Panou de aliniere verticală

Panourile de aliniere verticală (VA) cad oriunde în centru printre tehnologia Twisted Nematic și a panoului de comutare în plan. Aceste panouri au cele mai bune unghiuri de vizualizare, precum și reproducerea culorilor, cu caracteristici de calitate superioară în comparație cu afișajele de tip TN. Aceste panouri au un timp de răspuns scăzut. Dar acestea sunt mult mai rezonabile și mai potrivite pentru utilizarea zilnică.

“multi-contoare sunt utilizate în principal pentru măsurare ”

Structura acestui panou generează negri mai adânci, precum și culori mai bune în comparație cu afișajul nematic răsucit. Și mai multe alinieri de cristal pot permite unghiuri de vizualizare mai bune în comparație cu afișajele de tip TN. Aceste afișaje vin cu un compromis, deoarece sunt scumpe în comparație cu alte afișaje. Și, de asemenea, au timp de răspuns lent și rate de reîmprospătare scăzute.

Comutare avansată a câmpului cu franjuri (AFFS)

LCD-urile AFFS oferă cele mai bune performanțe și o gamă largă de reproducere a culorilor în comparație cu afișajele IPS. Aplicațiile AFFS sunt foarte avansate, deoarece pot reduce distorsiunea culorii fără a compromite unghiul larg de vizualizare. De obicei, acest afișaj este utilizat în medii extrem de avansate, precum și profesionale, cum ar fi în cabina de pilotaj viabilă.

Afișaje matrice pasive și active

Ecranele LCD de tip matrice pasivă funcționează cu o rețea simplă, astfel încât încărcarea să poată fi furnizată unui anumit pixel de pe LCD. Rețeaua poate fi proiectată cu un proces silențios și începe prin două substraturi cunoscute sub numele de straturi de sticlă. Un strat de sticlă oferă coloane, în timp ce celălalt oferă rânduri care sunt proiectate utilizând un material conductiv clar, cum ar fi oxidul de indiu-staniu.

În acest ecran, rândurile în caz contrar coloanele sunt legate de circuite integrate pentru a controla ori de câte ori încărcătura este transmisă în direcția unui anumit rând sau coloană. Materialul cristalului lichid este plasat între cele două straturi de sticlă, unde pe partea exterioară a substratului se poate adăuga o peliculă polarizantă. IC transmite o încărcare în coloana exactă a unui singur substrat și solul poate fi pornit pe rândul exact al celuilalt, astfel încât să poată fi activat un pixel.

Sistemul cu matrice pasivă are dezavantaje majore, în special timpul de răspuns este un control lent și inexact al tensiunii. Timpul de răspuns al afișajului se referă în principal la capacitatea afișajului de a reîmprospăta imaginea afișată. În acest tip de afișaj, cel mai simplu mod de a verifica timpul de răspuns lent este de a deplasa rapid indicatorul mouse-ului de pe o față a afișajului pe cealaltă.

LCD-urile cu matrice activă depind în principal de TFT (tranzistoare cu film subțire). Acești tranzistori sunt tranzistori mici de comutare, precum și condensatori care sunt așezați într-o matrice peste un substrat de sticlă. Când rândul corect este activat, atunci o încărcare poate fi transmisă în jos pe coloana exactă, astfel încât să poată fi adresat un anumit pixel, deoarece toate rândurile suplimentare pe care coloana le intersectează sunt dezactivate, pur și simplu condensatorul de lângă pixelul desemnat primește o încărcare .

Condensatorul reține alimentarea până la următorul ciclu de reîmprospătare și dacă gestionăm cu prudență suma tensiunii date unui cristal, atunci putem să ne răsucim pur și simplu pentru a permite trecerea luminii. În prezent, majoritatea panourilor oferă luminozitate cu 256 de niveluri pentru fiecare pixel.

Cum funcționează pixelii colorate pe ecranele LCD?

În partea din spate a televizorului, este conectată o lumină puternică, în timp ce în partea din față există multe pătrate colorate care vor fi pornite / oprite. Aici vom discuta despre modul în care fiecare pixel colorat este pornit / oprit:

Modul în care s-au oprit pixelii LCD-ului

Pe ecranul LCD, lumina se deplasează de la partea din spate la partea din față
Un filtru polarizant orizontal în fața luminii va bloca toate semnalele luminoase în afară de cele care vibrează orizontal. Pixelul afișajului poate fi oprit de un tranzistor, permițând fluxul de curent în cristalele sale lichide, ceea ce face ca cristalele să fie sortate și alimentarea cu lumină prin ele să nu se schimbe.
Semnalele luminoase ies din cristalele lichide pentru a vibra orizontal.
Un filtru polarizant de tip vertical în fața cristalelor lichide va bloca toate semnalele luminoase în afară de aceste semnale care vibrează vertical. Lumina care vibrează orizontal se va deplasa prin cristalele lichide, astfel încât să nu poată ajunge în timpul filtrului vertical.
În această poziție, lumina nu poate ajunge pe ecranul LCD, deoarece pixelul este slab.

Modul în care au pornit pixelii LCD

Lumina puternică din spatele ecranului strălucește ca înainte.
Filtrul polarizator orizontal din fața luminii va bloca toate semnalele luminoase în afară de cele care vibrează orizontal.
Un tranzistor activează pixelul prin oprirea fluxului de electricitate din cristalele lichide, astfel încât cristalele să se poată roti. Aceste cristale transformă semnalele luminoase cu 90 ° pe măsură ce se deplasează.
Semnalele luminoase care curg în cristalele lichide care vibrează orizontal vor ieși din ele pentru a vibra vertical.
Filtrul polarizator vertical din fața cristalelor lichide va bloca toate semnalele luminoase în afară de cele care vibrează vertical. Lumina care vibrează pe verticală va ieși din cristalele lichide, acum se poate dobândi în tot filtrul vertical.
Odată ce pixelul este activat, acesta dă culoare pixelului.

Diferența dintre plasmă și LCD

Ambele afișaje precum plasma și un LCD sunt similare, cu toate acestea, funcționează într-un mod diferit total. Fiecare pixel este o lampă fluorescentă microscopică care strălucește prin plasmă, în timp ce plasma este un tip extrem de fierbinte de gaz în care atomii sunt suflați separat pentru a face electroni (încărcați negativ) și ioni (încărcați pozitiv). Acești atomi curg foarte liber și generează o strălucire de lumină odată ce se prăbușesc. Proiectarea ecranului cu plasmă se poate face mult mai mare în comparație cu televizoarele obișnuite CRO (tub catodic), dar acestea sunt foarte scumpe.

Avantaje

avantajele afișajului cu cristale lichide include următoarele.

Ecranele LCD consumă o cantitate mai mică de energie în comparație cu CRT și LED
LCD-urile sunt alcătuite din niște microviți pentru afișare în comparație cu câțiva mii de wați pentru LED-uri
Ecranele LCD au un cost redus
Oferă un contrast excelent
LCD-urile sunt mai subțiri și mai ușoare în comparație cu tubul cu raze catodice și LED-urile

Dezavantaje

dezavantaje ale afișajului cu cristale lichide include următoarele.

Necesită surse de lumină suplimentare
Gama de temperatură este limitată pentru funcționare
Fiabilitate redusă
Viteza este foarte mică
LCD-urile au nevoie de o unitate de curent alternativ

Aplicații

Aplicațiile afișajului cu cristale lichide includ următoarele.

Tehnologia cristalelor lichide are aplicații majore și în domeniul științei și ingineriei dispozitive electronice .

Termometru cu cristale lichide
Imagistica optică
Tehnologia de afișare a cristalelor lichide se aplică și în vizualizarea undelor de frecvență radio din ghidul de undă
Utilizat în aplicații medicale

Afișaje pe bază de LCD

Puține afișaje pe bază de LCD

Astfel, este vorba despre o prezentare generală a ecranului LCD, iar structura acestuia de la partea din spate la cea din față se poate face folosind lumini de fundal, coli 1, cristale lichide, coli 2 cu filtre de culoare și ecran. Ecranele standard cu cristale lichide utilizează luminile de fundal precum CRFL (lămpi fluorescente cu catod rece). Aceste lumini sunt aranjate în mod constant în partea din spate a afișajului pentru a oferi iluminare fiabilă pe panou. Deci nivelul de luminozitate al tuturor pixelilor din imagine va avea luminozitate egală.

Sper că ați cunoscut bine ecran cu cristale lichide . Aici vă las o sarcină. Cum este interfațat un LCD cu un microcontroler? în plus, orice întrebări referitoare la acest concept sau proiect electric și electronicLăsați răspunsul în secțiunea de comentarii de mai jos.

Credite foto