Ako funguje tekutý kryštál

Liquid Crystal displeje (LCDS) sa stali neoddeliteľnou súčasťou nášho každodenného života, od smartfónov a televízorov po počítačové monitory a digitálne značenie. Tieto displeje ponúkajú obrázky s vysokým rozlíšením so žiarivými farbami a vynikajúcimi uhlami pozorovania. Ale už ste niekedy premýšľali, ako molekuly LCD pracujú na vytvorení takých ohromujúcich vizuálov?

V srdci LCD sú molekuly tekutých kryštálov, ktoré sú jedinečné v ich schopnosti zladiť sa v konkrétnom smere, keď sú vystavené elektrickému poľu. Tieto molekuly sú tvorené dlhými štruktúrami podobnými tyčí, ktoré majú tekuté aj tuhé vlastnosti. V ich prirodzenom stave sú molekuly tekutých kryštálov náhodne orientované, čo vedie k tmavému vzhľadu, keď cez ne prechádza svetlo.

Aby sme pochopili, ako fungujú molekuly LCD, pozrime sa bližšie na základnú štruktúru panela LCD. Pozostáva z dvoch sklenených dosiek s tenkou vrstvou tekutého kryštálového materiálu vloženého medzi nimi. Vnútorný povrch každej sklenenej dosky je potiahnutý priehľadnou elektródou, ktorá umožňuje aplikovanie elektrického poľa na vrstvu kvapalného kryštálu.

Molekuly tekutých kryštálov v LCD sú typicky z dvoch typov: skrútená nematická (TN) a vertikálne zarovnanie (VA). V LCD TN sú molekuly zarovnané v špecifickom uhle, zvyčajne 90 stupňov, medzi dvoma sklenenými doskami, keď sa nanáša žiadne elektrické pole. Toto skrútené usporiadanie umožňuje svetlo prechádzať cez vrstvu tekutého kryštálu a dosiahnuť divák. ( Pozri video tu )

Ak sa na TN LCD aplikuje elektrické pole, molekuly tekutých kryštálov začnú rozvíjať, čím sa zarovnávajú rovnobežne s elektrickým poľom. Toto vyrovnanie mení polarizáciu svetla prechádzajúcich cez vrstvu kvapalného kryštálu a účinne ju blokuje z dosiahnutia diváka. Ovládaním elektrického poľa môže byť množstvo svetla prechádzajúceho cez LCD presne regulované, čo vedie k rôznym úrovniam jasu.

Na druhej strane, VA LCD fungujú inak. Vo VA LCD sú molekuly tekutých kryštálov spočiatku zarovnané vertikálne, kolmé na sklenené platne. Keď sa aplikuje elektrické pole, molekuly sa sklopia, čo umožňuje svetlo prechádzať cez vrstvu kvapalného kryštálu. Podobne ako v prípade LCD TN, stupeň naklonenia je možné ovládať nastavením elektrického poľa, čím sa riadi jas.

Na ďalšie zlepšenie výkonu LCD sa začleňujú ďalšie komponenty, ako sú farebné filtre a systémy podsvietenia. Farebné filtre sa používajú na vytvorenie požadovanej farebnej škály selektívnym filtrovaním svetla prechádzajúcich cez vrstvu kvapalného kryštálu. Systémy podsvietenia, zvyčajne zložené z LED diódy, poskytujú potrebné osvetlenie panela LCD.

Stručne povedané, LCD molekuly fungujú manipuláciou so zarovnaním štruktúr kvapalných kryštálov prostredníctvom aplikácie elektrického poľa. Toto riadené vyrovnanie umožňuje LCD regulovať priechod svetla, čo vedie k zobrazeniu obrázkov a videí. Schopnosť presne kontrolovať orientáciu molekúl tekutých kryštálov urobila LCD jednou z najpopulárnejších technológií displeja a ponúka vysoko kvalitné vizuálne prvky v širokej škále zariadení.