En l'actualitat, tenim un aspecte de cristall líquid mostra (LCD) a tot arreu, però, no es van desenvolupar immediatament. Va trigar molt de temps a desenvolupar-se des del desenvolupament del cristall líquid fins a un gran nombre d’aplicacions LCD. L’any 1888, Friedrich Reinitzer (botànic austríac) va inventar els primers cristalls líquids. Quan va dissoldre un material com un benzoat de colesteril, va observar que inicialment es converteix en un fluid ennuvolat i s’aclareix a mesura que augmenta la seva temperatura. Un cop es refreda, el fluid es va tornar blau abans de cristal·litzar finalment. Per tant, la primera pantalla experimental de cristalls líquids va ser desenvolupada per RCA Corporation l’any 1968. Després d'això, els fabricants de pantalles LCD han anat dissenyant progressivament enginyoses diferències i desenvolupaments en la tecnologia, portant aquest dispositiu de pantalla a una gamma increïble. Finalment, els desenvolupaments de la pantalla LCD s’han incrementat.

Què és una pantalla LCD (cristall líquid)?

Una pantalla de cristall líquid o LCD treu la seva definició del seu propi nom. És una combinació de dos estats de matèria, el sòlid i el líquid. La pantalla LCD utilitza un cristall líquid per produir una imatge visible. Les pantalles de cristall líquid són pantalles de visualització de tecnologia súper prima que s’utilitzen generalment en pantalles d’ordinadors portàtils, televisors, telèfons mòbils i videojocs portàtils. Les tecnologies LCD permeten que les pantalles siguin molt més primes en comparació amb un tub de raigs catòdics (CRT) tecnologia.

La pantalla de cristall líquid es compon de diverses capes que inclouen dos panells polaritzats filtres i elèctrodes. La tecnologia LCD s’utilitza per mostrar la imatge en un ordinador portàtil o en alguns altres dispositius electrònics com els mini ordinadors. La llum es projecta des d’una lent sobre una capa de cristall líquid. Aquesta combinació de llum de colors amb la imatge en escala de grisos del cristall (formada a mesura que el corrent elèctric flueix pel cristall) forma la imatge de color. Aquesta imatge es mostra a la pantalla.

Una pantalla LCD

Una pantalla LCD està formada per una quadrícula de visualització de matriu activa o una quadrícula de visualització passiva. La majoria dels telèfons intel·ligents amb tecnologia LCD utilitzen una pantalla de matriu activa, però algunes de les pantalles més antigues encara fan ús dels dissenys de quadrícula de visualització passiva. La majoria dels dispositius electrònics depenen principalment de la tecnologia de visualització de cristalls líquids. El líquid té l'avantatge únic de tenir un consum d'energia baix que el LED o tub de raigs catòdics.

La pantalla de cristall líquid funciona sobre el principi de bloquejar la llum en lloc d’emetre llum. Les pantalles LCD requereixen una llum de fons ja que no les emeten. Sempre fem servir dispositius formats per pantalles LCD que substitueixen l’ús de tub de raigs catòdics. El tub de raigs catòdics consumeix més potència en comparació amb els LCD i també és més pesat i més gran.

Com es construeixen les pantalles LCD?

Fets simples que cal tenir en compte en fer una pantalla LCD:

L'estructura bàsica de la pantalla LCD s'ha de controlar canviant el corrent aplicat.
Hem d’utilitzar llum polaritzada.
El cristall líquid hauria de ser capaç de controlar les dues operacions a transmetre o també pot canviar la llum polaritzada.

Construcció LCD

Com s'ha esmentat anteriorment, hem de prendre dos filtres de vidre polaritzat en la fabricació del cristall líquid. El vidre que no tingui cap pel·lícula polaritzada a la superfície s’ha de fregar amb un polímer especial que crearà ranures microscòpiques a la superfície del filtre de vidre polaritzat. Les ranures han d’estar en la mateixa direcció que la pel·lícula polaritzada.

Ara hem d’afegir un recobriment de cristall pneumàtic de fase líquida a un dels filtres polaritzadors del vidre polaritzat. El canal microscòpic fa que la molècula de la primera capa s’alineï amb l’orientació del filtre. Quan aparegui l'angle recte a la primera peça de capa, hauríem d'afegir un segon tros de vidre amb la pel·lícula polaritzada. El primer filtre es polaritzarà de manera natural a mesura que la llum el col·loqui a la fase inicial.

Així, la llum viatja a través de cada capa i es guia a la següent amb l'ajut d'una molècula. La molècula tendeix a canviar el seu pla de vibració de la llum perquè coincideixi amb el seu angle. Quan la llum arriba a l’extrem de la substància de cristall líquid, vibra en el mateix angle que vibra el de la capa final de la molècula. La llum només pot entrar al dispositiu si la segona capa del vidre polaritzat coincideix amb la capa final de la molècula.

Com funcionen els LCD?

El principi darrere de les pantalles LCD és que quan s’aplica un corrent elèctric a la molècula de cristall líquid, la molècula tendeix a desenrotllar-se. Això provoca l’angle de llum que travessa la molècula del vidre polaritzat i també provoca un canvi en l’angle del filtre polaritzador superior. Com a resultat, es permet que una mica de llum passi el vidre polaritzat per una àrea determinada de la pantalla LCD.

Per tant, aquesta àrea en particular es tornarà fosca en comparació amb altres. La pantalla LCD funciona segons el principi de bloqueig de la llum. Mentre es construeixen els LCD, es disposa un mirall reflectit a la part posterior. Un pla d’elèctrodes està format per òxid d’indi-estany que es manté a la part superior i també s’afegeix un vidre polaritzat amb una pel·lícula polaritzadora a la part inferior del dispositiu. La regió completa de la pantalla LCD ha d'estar tancada per un elèctrode comú i a sobre hi hauria d'haver-hi la matèria de cristall líquid.

A continuació ve el segon tros de vidre amb un elèctrode en forma de rectangle a la part inferior i, a la part superior, una altra pel·lícula polaritzadora. Cal considerar que les dues peces es mantenen en angle recte. Quan no hi ha corrent, la llum passa per la part frontal de la pantalla LCD i es reflectirà pel mirall i es recuperarà. A mesura que l'elèctrode està connectat a una bateria, el corrent que provoca provoca que els cristalls líquids entre l'elèctrode de pla comú i l'elèctrode amb forma de rectangle es desfacin. Així, la llum queda bloquejada perquè no passi. Aquesta àrea rectangular en concret apareix en blanc.

Com s’utilitzen els cristalls líquids i la llum polaritzada de la pantalla LCD?

Un monitor de TV LCD utilitza el concepte d’ulleres de sol per operar els seus píxels de colors. Al revers de la pantalla LCD, hi ha una gran llum brillant que brilla en direcció a l’observador. A la part frontal de la pantalla, inclou els milions de píxels, on cada píxel pot estar format per regions més petites conegudes com a subpíxels. Aquests són de colors amb diferents colors com el verd, el blau i el vermell. Cada píxel de la pantalla inclou un filtre de vidre polaritzant a la part posterior i la part frontal a 90 graus, de manera que el píxel es veu fosc normalment.

Entre els dos filtres que controlen electrònicament hi ha un petit cristall líquid nemàtic retorçat. Un cop apagada, apaga la llum per passar de 90 graus, deixant que la llum es subministri de manera eficient a través dels dos filtres polaritzadors de manera que el píxel sembli brillant. Un cop activat, no encén la llum perquè es bloqueja a través del polaritzador i el píxel sembla fosc. Tots els píxels es poden controlar mitjançant un transistor separat activant i apagant diverses vegades cada segon.

Com triar una pantalla LCD?

En general, tots els consumidors no tenen molta informació sobre els diferents tipus de pantalles LCD disponibles al mercat. Per tant, abans de seleccionar una pantalla LCD, recopilen totes les dades, com ara funcions, preu, empresa, qualitat, especificacions, servei, ressenyes de clients, etc. La veritat és que els promotors solen treure l'avantatge de la veritat que la majoria dels clients tenen una conducta mínima investigar abans de comprar qualsevol producte.

En una pantalla LCD, el desenfocament de moviment pot ser un efecte del temps que triga una imatge a canviar-se i mostrar-se a la pantalla. No obstant això, tots dos incidents canvien molt entre un panell LCD individual, malgrat la tecnologia LCD principal. La selecció d'una pantalla LCD basada en la tecnologia subjacent ha de ser més relativa al preu i a la diferència preferida, els angles de visió i la reproducció del color que la difuminació estimada en cas contrari d'altres qualitats de joc. La freqüència d’actualització més alta, així com el temps de resposta, s’han de planificar en qualsevol de les especificacions del tauler. Una altra tecnologia de jocs com ara estroboscòpics activarà / desactivarà la llum de fons ràpidament per disminuir la resolució.

Diferents tipus de pantalla LCD

A continuació es descriuen els diferents tipus de pantalles LCD.

Pantalla Nematic retorçada

La producció de pantalles LCD TN (Twisted Nematic) es pot fer amb més freqüència i utilitzar diferents tipus de pantalles a tota la indústria. Aquestes pantalles més utilitzades pels jugadors, ja que són barates i tenen un temps de resposta ràpid en comparació amb altres pantalles. El principal desavantatge d’aquestes pantalles és que tenen una qualitat baixa, a més de relacions de contrast parcials, angles de visió i reproducció del color. Però aquests dispositius són suficients per a les operacions diàries.

Aquestes pantalles permeten temps de resposta ràpids i velocitats d’actualització ràpides. Per tant, aquestes són les úniques pantalles de jocs disponibles amb 240 Hz (Hz). Aquestes pantalles tenen un contrast i un color pobres a causa del dispositiu de torsió que no és precís.

Pantalla de commutació en pla

Les pantalles IPS es consideren les millors LCD perquè proporcionen una bona qualitat d’imatge, uns angles de visió més alts, una precisió i una diferència de color vibrants. Aquestes pantalles són utilitzades principalment per dissenyadors gràfics i en algunes altres aplicacions, els LCD necessiten els estàndards potencials màxims per a la reproducció d'imatges i colors.

Tauler d'alineació vertical

Els panells d'alineació vertical (VA) cauen a qualsevol lloc del centre entre la tecnologia Twisted Nematic i el pla de commutació en pla. Aquests panells tenen els millors angles de visió, així com la reproducció del color amb característiques de major qualitat en comparació amb les pantalles tipus TN. Aquests panells tenen un temps de resposta baix. Però són molt més raonables i adequats per a l’ús diari.

“relació entre la longitud d’ona i el període ”

L’estructura d’aquest panell genera negres més profunds i colors millors en comparació amb la pantalla nemàtica retorçada. I diverses alineacions de cristall poden permetre millors angles de visió en comparació amb les pantalles tipus TN. Aquestes pantalles arriben amb un compromís perquè són cares en comparació amb altres pantalles. I també tenen temps de resposta lents i baixes taxes d’actualització.

Canvi de camp avançat de franja (AFFS)

Les pantalles LCD AFFS ofereixen el millor rendiment i una àmplia gamma de reproducció de color en comparació amb les pantalles IPS. Les aplicacions d’AFFS són molt avançades perquè poden reduir la distorsió del color sense comprometre l’ampli angle de visió. Normalment, aquesta pantalla s’utilitza en entorns molt avançats i professionals, com en les cabines d’avió viables.

Pantalles de matriu activa i passiva

Els LCD de tipus matriu passiva funcionen amb una quadrícula senzilla de manera que es pot subministrar la càrrega a un píxel específic de la pantalla LCD. La xarxa es pot dissenyar amb un procés tranquil i comença a través de dos substrats que es coneixen com a capes de vidre. Una capa de vidre dóna columnes, mentre que l'altra dóna files dissenyades mitjançant un material conductor clar com l'òxid d'indi-estany.

En aquesta pantalla, les columnes de les files, en cas contrari, estan enllaçades a circuits integrats per controlar cada vegada que la càrrega es transmet en la direcció d'una fila o columna en particular. El material del cristall líquid es col·loca entre les dues capes de vidre, on al costat extern del substrat es pot afegir una pel·lícula polaritzadora. L'IC transmet una càrrega per la columna exacta d'un sol substrat i es pot activar el sòl a la fila exacta de l'altre perquè es pugui activar un píxel.

El sistema de matriu passiva té grans inconvenients, sobretot el temps de resposta és lent i imprecís en el control de tensió. El temps de resposta de la pantalla es refereix principalment a la capacitat de la pantalla per actualitzar la imatge mostrada. En aquest tipus de pantalla, la forma més senzilla de comprovar el temps de resposta lent és canviar ràpidament el punter del ratolí d’una cara a l’altra.

Els LCD de tipus matriu activa depenen principalment de transistors de pel·lícula prima (TFT). Aquests transistors són transistors de commutació petits i condensadors que es col·loquen dins d’una matriu sobre un substrat de vidre. Quan s'activa la fila adequada, es pot transmetre una càrrega cap avall per la columna exacta de manera que es pugui dirigir a un píxel específic, perquè totes les files addicionals que la columna interseca estan apagades, simplement el condensador situat al costat del píxel designat cobra .

El condensador manté l’alimentació fins al següent cicle d’actualització i, si gestionem amb precaució la suma de voltatge donada a un cristall, podem desvincular-la simplement per permetre que passi una mica de llum. Actualment, la majoria dels panells ofereixen brillantor amb 256 nivells per cada píxel.

Com funcionen els píxels de colors a les pantalles LCD?

A la part posterior del televisor, hi ha una llum brillant connectada, mentre que a la part frontal hi ha molts quadrats de colors que s’encenen / apaguen. Aquí parlarem de com s’activa / desactiva cada píxel de color:

Com s'han apagat els píxels de la pantalla LCD

A la pantalla LCD, la llum viatja des de la part posterior cap a la part frontal
Un filtre polaritzador horitzontal davant de la llum bloquejarà tots els senyals de llum a part dels que vibren horitzontalment. El píxel de la pantalla es pot apagar mitjançant un transistor permetent el flux de corrent a través dels seus cristalls líquids que fa que els cristalls es classifiquin i el subministrament de llum a través d’ells no canviarà.
Els senyals lluminosos surten dels cristalls líquids per vibrar horitzontalment.
Un filtre polaritzador de tipus vertical davant dels cristalls líquids bloquejarà tots els senyals de llum a part d’aquests senyals que vibren verticalment. La llum que vibra horitzontalment recorrerà els cristalls líquids de manera que no puguin passar durant el filtre vertical.
En aquesta posició, la llum no pot arribar a la pantalla LCD perquè el píxel és feble.

Com s'han activat els píxels de la pantalla LCD

La llum brillant a la part posterior de la pantalla brilla com abans.
El filtre polaritzador horitzontal situat davant de la llum bloquejarà tots els senyals de llum a part dels que vibren horitzontalment.
Un transistor activa el píxel desactivant el flux d’electricitat en els cristalls líquids perquè els cristalls puguin girar. Aquests cristalls converteixen els senyals lluminosos en 90 ° mentre es mouen.
Els senyals lluminosos que flueixen cap als cristalls líquids que vibren horitzontalment en sortiran per vibrar verticalment.
El filtre polaritzador vertical situat davant dels cristalls líquids bloquejarà tots els senyals de llum a part dels que vibren verticalment. La llum que vibra verticalment sortirà dels cristalls líquids que ara pot adquirir a través del filtre vertical.
Un cop activat el píxel, dóna color al píxel.

Diferència entre plasma i LCD

Tant les pantalles com el plasma i la pantalla LCD són similars, però funciona totalment d’una altra manera. Cada píxel és un llum fluorescent microscòpic que brilla a través del plasma, mentre que el plasma és un tipus de gas extremadament calent on els àtoms es bufen per separat per formar electrons (carregats negativament) i ions (carregats positivament). Aquests àtoms flueixen molt lliurement i generen una resplendor de llum un cop s’estavellen. El disseny de la pantalla de plasma es pot fer molt més gran en comparació amb els televisors normals CRO (tub de raigs catòdics), però són molt cars.

Avantatges

El avantatges de la visualització de cristalls líquids inclou el següent.

Els LCD consumeixen menys energia en comparació amb el CRT i el LED
Els LCD estan formats per alguns microwatts per a la visualització en comparació amb alguns mills de watts per als LED
Les pantalles LCD són de baix cost
Proporciona un contrast excel·lent
Els LCD són més prims i lleugers en comparació amb els tubs de raigs catòdics i els LED

Desavantatges

El desavantatges de la pantalla de cristall líquid inclou el següent.

Requereixen fonts de llum addicionals
El rang de temperatura és limitat per al funcionament
Baixa fiabilitat
La velocitat és molt baixa
Els LCD necessiten una unitat de corrent altern

Aplicacions

Les aplicacions de la pantalla de cristalls líquids inclouen les següents.

La tecnologia dels cristalls líquids també té aplicacions importants en el camp de la ciència i l’enginyeria dispositius electrònics .

Termòmetre de cristall líquid
Imatge òptica
La tecnologia de visualització de cristalls líquids també és aplicable en la visualització de les ones de radiofreqüència a la guia d’ones
S’utilitza en aplicacions mèdiques

Poques pantalles basades en LCD

Poques pantalles basades en LCD

Per tant, es tracta d’una visió general de la pantalla LCD i la seva estructura des de la part posterior fins a la part frontal es pot fer mitjançant retroil·luminació, full 1, cristalls líquids, full 2 amb filtres de color i pantalla. Les pantalles estàndard de cristall líquid utilitzen les llums de fons com CRFL (làmpades fluorescents de càtode fred). Aquests llums estan disposats de manera constant a la part posterior de la pantalla per proporcionar una il·luminació fiable a tot el panell. Per tant, el nivell de brillantor de tots els píxels de la imatge tindrà la mateixa brillantor.

Espero que en tingueu un bon coneixement pantalla de cristall liquid . Aquí us deixo una tasca. Com es connecta una pantalla LCD a un microcontrolador? a més, qualsevol consulta sobre aquest concepte o projecte elèctric i electrònicDeixeu la vostra resposta a la secció de comentaris a continuació.

Crèdits fotogràfics