Kā darbojas šķidrs kristāls

Šķidrie kristāla displeji (LCD) ir kļuvuši par neatņemamu mūsu ikdienas dzīves sastāvdaļu, sākot no viedtālruņiem un televizoriem un beidzot ar datoru monitoriem un digitāliem apzīmējumiem. Šie displeji piedāvā augstas izšķirtspējas attēlus ar dinamiskām krāsām un lieliskiem skatu leņķiem. Bet vai jūs kādreiz esat domājis, kā LCD molekulas darbojas, lai radītu šādus satriecošus vizuālus attēlus?

LCD centrā ir šķidrās kristāla molekulas, kas ir unikālas ar spēju izlīdzināties noteiktā virzienā, ja tās pakļautas elektriskajam laukam. Šīs molekulas veido garas, stieņam līdzīgas struktūras, kurām ir gan šķidruma, gan cietām vielām līdzīgas īpašības. Viņu dabiskajā stāvoklī šķidrās kristāla molekulas ir orientētas uz nejaušību, kā rezultātā rodas tumšs izskats, kad gaisma iet caur tām.

Lai saprastu, kā darbojas LCD molekulas, tuvāk apskatīsim LCD paneļa pamatstruktūru. Tas sastāv no divām stikla plāksnēm ar plānu šķidruma kristāla materiāla slāni, kas ieslēgts starp tām. Katras stikla plāksnes iekšējā virsma ir pārklāta ar caurspīdīgu elektrodu, kas ļauj elektrisko lauku uzklāt pāri šķidrā kristāla slānim.

Šķidrās kristāla molekulas LCD parasti ir divu veidu: savīti nematic (TN) un vertikālā izlīdzināšana (VA). TN LCD molekulas tiek izlīdzinātas noteiktā leņķī, parasti 90 grādos, starp abām stikla plāksnēm, kad netiek uzklāts elektriskais lauks. Šis savītais izkārtojums ļauj gaismai iziet cauri šķidrā kristāla slānim un sasniegt skatītāju ( skat. Video šeit )

Kad TN LCD tiek uzklāts elektriskais lauks, šķidrās kristāla molekulas sāk atvienot, izlīdzinot sevi paralēli elektriskajam laukam. Šis pārkārtojums maina gaismas polarizāciju, kas iet caur šķidrā kristāla slāni, efektīvi bloķējot to no skatītāja sasniegšanas. Kontrolējot elektrisko lauku, gaismas daudzumu, kas iet caur LCD, var precīzi regulēt, kā rezultātā rodas atšķirīgs spilgtuma līmenis.

No otras puses, VA LCD darbojas savādāk. VA LCD šķidrās kristāla molekulas sākotnēji tiek izlīdzinātas vertikāli, perpendikulāri stikla plāksnēm. Uzklājot elektrisko lauku, molekulu slīpums, ļaujot gaismai iziet cauri šķidrā kristāla slānim. Līdzīgi kā TN LCD, slīpuma pakāpi var kontrolēt, pielāgojot elektrisko lauku, tādējādi kontrolējot spilgtumu.

Lai vēl vairāk uzlabotu LCD veiktspēju, tiek iekļautas papildu komponenti, piemēram, krāsu filtri un fona apgaismojuma sistēmas. Krāsu filtri tiek izmantoti, lai izveidotu vēlamo krāsu gammu, selektīvi filtrējot gaismu, kas iet caur šķidrā kristāla slāni. Pārgaismas sistēmas, kas parasti sastāv no gaismas diodes, nodrošina nepieciešamo apgaismojumu LCD panelim.

Rezumējot, LCD molekulas darbojas, manipulējot ar šķidro kristālu struktūru izlīdzināšanu, izmantojot elektrisko lauku. Šī kontrolētā pārkārtošana ļauj LCD regulēt gaismas pāreju, kā rezultātā tiek parādīti attēli un video. Spēja precīzi kontrolēt šķidro kristāla molekulu orientāciju ir padarījusi LCD par vienu no populārākajām displeja tehnoloģijām, piedāvājot augstas kvalitātes vizuālus attēlus plašā ierīču klāstā.