Obrázky LCD (displej z tekutých krystalů) jsou zobrazeny pomocí fotoelektrických schopností tekutých krystalových materiálů. Jejím základním předpokladem je využití modulačního dopadu molekul kapalných krystalů na světlo. Následuje důkladné zkoumání jeho provozního principu:
1. Základní struktura
LCD displeje se skládají hlavně z následujících klíčových komponent:
Modul podsvícení: Poskytuje rovnoměrný zdroj světla (obvykle LED světlo).
Polarizátor: dvě vrstvy, horní a dolní, obvykle pod úhlem 90 stupňů (vertikální polarizace).
Kapalná krystalová vrstva: Dva skleněné substráty sendvič vrstva molekul kapalných krystalů.
Barevný filtr (CF): Vytváří tři hlavní odstíny červené (R), zelené (G) a modré (B).
2. Princip jádra: Optické vlastnosti molekul kapalných krystalů
- Charakteristiky kapalného krystalu:
Molekuly tekutých krystalů vykazují uspořádanou organizaci. Orientace uspořádání molekuly se mění v reakci na externí elektrické pole a modifikuje průběh světla.
- Pokud neexistuje žádné elektrické pole:
Organizované ve spirálové formě, molekuly tekutých krystalů mohou změnit směr polarizace příchozího světla o 90 stupňů. Vrstva kapalného krystalu mění směr polarizace po průchodu dolním polarizátorem, a proto jí umožňuje projít horním polarizérem a umístit pixel do „jasného“ stavu.
- Když je aplikováno elektrické pole:
Elektrické pole uspořádá molekuly tekutých krystalů kolmé na skleněný substrát, takže směr polarizace světla již se neotočí. Protože vyšší a dolní polarizéry jsou kolmé, světlo nemůže protékat horním polarizérem a pixel ponechat „tmavou“.
3. pracovní postup
Krok 1: podsvícení
Modul LED podsvícení emituje rovnoměrné bílé světlo, které se po průchodu dolním polarizátorem stává polarizovaným světlem v jednom směru.
Krok 2: Vrstva kapalného krystalu moduluje světlo
- Když pixel není napájen:
Molekuly tekutých krystalů jsou uspořádány ve spirále, otáčí se směrem polarizace světla o 90 stupňů, aby mohla procházet horním polarizátorem a pixel je jasný.
- Když je pixel napájen:
Elektrické pole způsobuje, že molekuly tekutých krystalů stojí vzpřímeně, směr polarizace světla zůstává nezměněn a nemůže projít horním polarizátorem a pixel ztmavne.
Klíč: Regulací napětí každého pixelu (implementované TFT tranzistory) se upravuje stupeň kroucení molekul tekutého krystalu, čímž se řídí propustnost světla (šedivé stupně).
Krok 3: Filtrování barev a zobrazování pixelů
Každý pixel je rozdělen na tři dílčí pixely: R, G a B, které odpovídají červené, zelené a modré jednotky barevného filtru.
Podsvícení prochází barevným filtrem po průchodu vrstvou kapalného krystalu; Tam jsou tři primární barvy smíchané při různých silových stránkách (například oranžová, když je poměr jasu RGB 1 0 0%, 50%a 0%) za vzniku konečné barvy.
Celý obrázek je vytvořen kombinací barev nespočetných pixelů.
4. klíčové technické podrobnosti
- Okruh TFT:
Každý sub-pixel představuje tranzistor TFT, který se používá k přesnému regulaci napětí, což má za následek rychlou odezvu a vynikající rozlišení.
- Zobrazení úhlu a typu kapalného krystalu:
TN (Twisted Nematic): Rychlá reakce, ale malý úhel pohledu, běžný v ekonomických displejích.
IPS (přepínání v rovině): široký úhel sledování, přesná barva, vhodná pro profesionální design.
VA (Vertical Alignment): Vysoký kontrast, vhodný pro zvukovou a video zábavu.
- Dynamický displej obrazu:
Nepřetržité přehrávání dynamických obrázků se provádí rychlou změnou stavu pixelů napětí (frekvence obnovení, jako je 60 Hz nebo 144Hz).
Shrnutí
Základním principem LCD displeje je použít elektrické pole k regulaci uspořádání molekul tekutých krystalů, upravit směr polarizace podsvícení a kombinovat barevné filtry za účelem vytvoření jasu a barevných variací. Tento přístup pomocí přesného řízení obvodu a optického designu přeměňuje elektrické impulsy na obrázky, které lidé mohou vidět. Jeho nízká hmotnost, nízká spotřeba energie, velké rozlišení a další výhody způsobují, že se široce využívá v televizích, počítačích, mobilních telefonech a dalších zařízeních.
