Ce înseamnă LCD?

Forma completă a LCD este Liquid Crystal Display (Afișaj cu Cristale Lichide). Este un dispozitiv pasiv, ceea ce înseamnă că nu emite lumină proprie pentru a afișa caractere, animații, videoclipuri etc. LCD utilizează tuburi fluorescente pentru a ilumina imaginea, dar nu poate oferi o imagine la fel de clară precum o oferă tehnologia LED.

Ce este LCD-ul?

LCD înseamnă Liquid Crystal Display (Afișaj cu Cristale Lichide). Este o tehnologie de afișare cu ecran plat, utilizată în principal la televizoare și monitoare de calculator, iar în prezent este folosită și pentru telefoanele mobile. Aceste LCD-uri sunt complet diferite de vechile ecrane CRT (cu tub catodic); ele utilizează cristale lichide în locul unui fascicul de electroni (rază catodică) în forma lor primară de funcționare.

Într-un afișaj LCD, există milioane de pixeli formați din cristale și aranjați într-o grilă rectangulară. LCD-ul are o iluminare de fundal (backlight) care furnizează lumină fiecărui pixel. Fiecare pixel are un sub-pixel roșu, verde și albastru (RGB) care poate fi pornit sau oprit. Când toți sub-pixelii sunt opriți, pixelul este negru, iar când toți sub-pixelii sunt porniți 100%, pixelul este alb.

LCD-ul este o combinație a două stări ale materiei: solidă și lichidă. Partea solidă este cristalul, iar acest lichid împreună cu cristalul formează imaginea vizibilă. Un LCD este format din două straturi, care sunt două panouri polarizate – filtre și electrozi. Ecranul LCD funcționează prin blocarea luminii, mai degrabă decât prin emiterea acesteia. Există două tipuri de grile de pixeli în LCD:

• Grilă cu Matrice Activă– Este o tehnologie mai nouă. Smartphone-urile cu afișaj LCD folosesc această tehnologie.
• Grilă cu Matrice Pasivă– Este o tehnologie mai veche. Unele dispozitive mai vechi foloseau această tehnologie.

Istoria LCD-ului

Primul afișaj LCD a fost construit în anul 1964 în Laboratoarele RCA de către George Heilmeier, care era inginer electrician în laboratorul RCA.
Inițial, în anul 1888, cristalele lichide au fost descoperite de Friedrich Reinitzer, un botanist austriac, prin extragerea colesterolului din morcovi. La acea vreme, cristalele lichide erau folosite în cercetare și lucrări experimentale. Apoi, până în anul 1936, cristalele lichide au fost utilizate într-o aplicație practică și cunoscute sub numele de Supapă de Lumină cu Cristale Lichide, fiind folosite în telegrafia fără fir.
Apoi, în anul 1962, un cercetător de la RCA, Richard Williams, a generat niște modele într-un strat subțire de material cristalin lichid prin aplicarea unei tensiuni asupra acestuia, fenomen cunoscut sub numele de efecte electro-optice. După toate acestea, în cele din urmă, în 1964 a fost inventat LCD-ul.
Primul LCD modern a fost produs în anul 1972 de către International Liquid Crystal Company (ILIXCO), proprietarul fiind James Fergason. Acest LCD a fost realizat folosind tehnologia grilei pasive. În anul 1995, Hitachi și NEC au fost primii producători de LCD-uri cu matrice activă. Aceste LCD-uri se bazau pe tehnologia IPS (In Plane Switching). După toate acestea, până în anul 1996, SAMSUNG și TOSHIBA au intrat pe piață.

Diferite Tipuri de LCD

Există în principal patru tipuri de LCD-uri disponibile.

1. Nematic Răsucit (TN)

Acestea sunt ieftine, dar au timpi de răspuns rapizi. Ecranele TN, pe de altă parte, au rapoarte de contrast scăzute, unghiuri de vizualizare limitate și contraste de culoare slabe. Utilizarea LCD-urilor TN în multe tipuri de afișaje din diverse industrii a dus la fabricarea lor pe scară largă.

2. Afișaje cu Comutare în Plan (Panouri IPS)

În comparație cu LCD-urile TN, afișajele cu Comutare în Plan (Panouri IPS) au rapoarte de contrast, unghiuri de vizualizare și contrast de culoare semnificativ mai bune. Comparativ cu LCD-urile TN, afișajele cu Comutare în Plan oferă o calitate superioară a imaginii, precizie a culorilor vii și diferențe mai bune.

3. Panouri cu Aliniere Verticală (Panouri VA)

Panourile cu Aliniere Verticală (Panouri VA) sunt considerate de o calitate intermediară între afișajele TN și IPS. Panourile cu aliniere verticală sunt văzute ca un bun compromis între panourile cu comutare în plan și tehnologia nematică răsucită. În comparație cu afișajele de tip TN, acest tip de panou are o reproducere superioară a culorilor, precum și cele mai bune unghiuri de vizualizare.

4. Comutare Avansată a Câmpului Marginal (AFFS)

Un performer de top în gama de reproducere a culorilor, în comparație cu afișajele IPS. LCD-ul AFFS este un performer de top, cu o gamă largă de opțiuni de reproducere a culorilor. Aceste monitoare produc imagini de înaltă calitate. Aceste afișaje sunt cel mai frecvent utilizate în aplicații de înaltă tehnologie, cum ar fi cabinele de pilotaj viabile ale avioanelor.

Cum Funcționează LCD-ul

Premisa care stă la baza LCD-urilor este că se folosesc cristale lichide pentru a porni și opri pixelii pentru a expune o anumită culoare. Atunci când un curent electric este aplicat unei molecule de cristal lichid, molecula tinde să se detorsioneze. Acest lucru produce o schimbare a unghiului filtrului polarizator superior, precum și a unghiului luminii care trece prin molecula sticlei polarizate. Ca rezultat, o cantitate mică de lumină este permisă să treacă prin sticla polarizată printr-o zonă individuală a LCD-ului.

Prin urmare, în comparație cu alte locuri, aceasta va părea întunecată. LCD-urile funcționează pe principiul blocării luminii, mai degrabă decât al emiterii acesteia. Când se construiesc LCD-urile, se instalează o oglindă pe partea din spate. Planul electrodului, care este menținut deasupra dispozitivului, este realizat din oxid de indiu-staniu. O sticlă polarizată cu un strat polarizant este, de asemenea, inclusă în partea de jos a dispozitivului.

Întreaga regiune a LCD-ului trebuie să fie închisă cu ajutorul unui electrod comun, iar materia cristalină lichidă trebuie să fie deasupra acestuia. Apoi, deasupra, se află un alt film polarizant, iar în partea de jos, sub formă de dreptunghi, a doua bucată de sticlă cu un electrod. Cu toate acestea, asigurați-vă că ambele părți sunt la unghiurile corecte. Când nu există curent, lumina trece prin partea din față a LCD-ului, reflectându-se și ricoșând înapoi cu ajutorul unei oglinzi. În fața luminii se află un ecran format din pixeli roșii, verzi și albaștri. Pentru a dezvălui o anumită culoare sau a menține un pixel întunecat, cristalele lichide funcționează prin pornirea sau oprirea unui filtru.

Caracteristicile LCD-ului

Principalele caracteristici ale LCD-ului sunt:

1. Tensiune: 3V până la 12V
2. Temperatură de operare: În mod normal, variază de la 0°C la +60°C, dar pentru cazuri extreme variază de la -40°C la +85°C.
3. Frecvență: 30Hz până la 60 Hz
4. Consum mediu de curent: 1.2 µA până la 6 µA
5. Timp de deschidere: 100 ms

De asemenea, LCD-ul are și alte caracteristici în multe domenii, acestea fiind:

• Rezoluție: LCD-ul este format din cristale lichide, care nu sunt nici lichide, nici solide, iar acest lucru reflectă lumina într-un mod bine format; lumina intră în cristal și se reflectă foarte clar. Deci, imaginea realizată cu aceste cristale lichide este foarte precisă. LCD-ul este un afișaj digital, care adresează fiecare pixel individual folosind o matrice fixă de puncte orizontale și verticale. LCD-ul scalează imaginea în funcție de rezoluția furnizată de dispozitiv. Astfel, calitatea imaginii nu este degradată.
• Luminozitate: Luminozitatea înseamnă lumina furnizată de LCD, care nu este altceva decât intensitatea luminii vizibile; se măsoară folosind unități “nits”. Un nit este definit ca o candelă pe metru pătrat. La LCD, luminozitatea este foarte precisă datorită rezoluțiilor și pixelilor buni.
• Raport de Contrast: Este raportul dintre cea mai strălucitoare culoare și cea mai întunecată culoare pentru o anumită poziție a ecranului, furnizată de afișaj. Pentru a calcula raportul de contrast (CR), consultați formula de mai jos:Raport de Contrast (CR) = Luminozitatea ecranului când pixelii sunt albi / Luminozitatea ecranului când pixelii sunt negriÎn mod tipic, rapoartele monitoarelor moderne sunt de 1000:1, iar ale televizoarelor sunt de 4000:1.
• Rată de Răspuns: Rata de răspuns este ridicată la LCD, ceea ce înseamnă că timpul necesar pentru schimbarea culorilor pixelilor este foarte mic, astfel încât rata de reîmprospătare este foarte mare la LCD comparativ cu CRT. Nu există întârzieri între pixeli atunci când imaginea se schimbă.

Avantajele LCD-ului:

• Principalul avantaj al LCD-ului este costul redus, eficiența energetică și consumul foarte mic de energie.
• LCD-ul este mai subțire, mai ușor și foarte flexibil.
• LCD-ul oferă contrast, luminozitate și rezoluție excelente, astfel încât calitatea imaginii este foarte clară, ca de cristal.
• Radiația monitoarelor LCD este mult mai mică decât cea a monitoarelor CRT.
• LCD-urile pot fi compatibile cu circuitele integrate CMOS, astfel încât fabricarea LCD-urilor este foarte ușoară.
• Oferă o claritate perfectă la rezoluția nativă.
• Distorsiune geometrică zero la rezoluția nativă a panoului.
• Oferă diverse avantaje, cum ar fi portabilitatea, în comparație cu ecranele bazate pe tehnologii anterioare.

Dezavantajele LCD-ului

• LCD-ul necesită surse de lumină suplimentare pentru iluminarea pixelilor, deci dacă sursa de lumină este distrusă, LCD-ul nu va afișa nicio imagine.
• LCD-ul este un afișaj mai puțin fiabil.
• Vizibilitatea imaginii depinde de intensitatea luminii.
• Raportul de aspect și rezoluția sunt fixe pentru LCD.
• LCD-ul are o scală de intensitate irregulară și produce mai puțin de 256 de niveluri discrete de intensitate.
• La LCD, saturația culorilor este redusă la niveluri scăzute de intensitate din cauza unui nivel slab de negru.
• LCD-ul oferă un unghi de vizualizare limitat; acesta afectează luminozitatea. Dacă privim ecranul dintr-un unghi, culoarea imaginii se schimbă în ochii noștri.