Οθόνη υγρών κρυστάλλων

Η οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD) είναι μια επίπεδη οθόνη ή άλλη ηλεκτρονικά διαμορφωμένη οπτική συσκευή που χρησιμοποιεί τις ιδιότητες διαμόρφωσης φωτός υγρών κρυστάλλων σε συνδυασμό με πολωτές. Οι υγροί κρύσταλλοι δεν εκπέμπουν απευθείας φως  αλλά χρησιμοποιούν οπίσθιο φωτισμό ή ανακλαστήρα για την παραγωγή εικόνων, έγχρωμων ή μονόχρωμων.  Οι οθόνες LCD είναι ικανές να εμφανίζουν αυθαίρετες εικόνες (όπως σε μια οθόνη υπολογιστή γενικής χρήσης) ή σταθερές εικόνες με χαμηλό περιεχόμενο πληροφοριών, οι οποίες μπορούν να εμφανιστούν ή να κρυφτούν. Για παράδειγμα: προκαθορισμένες λέξεις, ψηφία και οθόνες επτά τμημάτων, όπως σε ένα ψηφιακό ρολόι, είναι καλά παραδείγματα συσκευών με αυτές τις οθόνες. Χρησιμοποιούν την ίδια βασική τεχνολογία, με τη διαφορά ότι οι αυθαίρετες εικόνες δημιουργούνται από μια συστοιχία μικρών εικονοστοιχείων (pixels), ενώ άλλες οθόνες έχουν μεγαλύτερα στοιχεία. Οι οθόνες LCD μπορεί να είναι είτε κανονικά ενεργοποιημένες (θετικές) είτε απενεργοποιημένες (αρνητικές), ανάλογα με τη διάταξη του πολωτή. Για παράδειγμα, μια οθόνη LCD θετικών χαρακτήρων με οπίσθιο φωτισμό θα έχει μαύρα γράμματα σε φόντο που είναι στο χρώμα του οπίσθιου φωτισμού και μια αρνητική οθόνη LCD θα έχει μαύρο φόντο με τα γράμματα να έχουν το ίδιο χρώμα με τον οπίσθιο φωτισμό. Τα οπτικά φίλτρα προστίθενται στο λευκό σε μπλε  οθόνες LCD για να τους δώσουν τη χαρακτηριστική τους εμφάνιση.

Οι οθόνες LCD έχουν ένα ευρύ φάσμα χρήσης, όπως τηλεοράσεις LCD, οθόνες υπολογιστών, πίνακες οργάνων, οθόνες πιλοτηρίου αεροσκαφών και σήμανση εσωτερικών και εξωτερικών χώρων. Οι μικρές οθόνες LCD είναι συχνές σε προβολείς LCD και φορητές καταναλωτικές συσκευές όπως ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, ρολόγια, αριθμομηχανές και κινητά τηλέφωνα, συμπεριλαμβανομένων των έξυπνων τηλεφώνων. Οι οθόνες LCD έχουν αντικαταστήσει τις βαριές, ογκώδεις και λιγότερο ενεργειακά αποδοτικές οθόνες καθοδικού σωλήνα (CRT) σε σχεδόν όλες τους τις χρήσεις. Οι φώσφοροι που χρησιμοποιούνται στις οθόνες καθοδικού σωλήνα τις καθιστούν ευάλωτες στο κάψιμο της εικόνας όταν μια στατική εικόνα εμφανίζεται για μεγάλο χρονικό διάστημα, π.χ. το πλαίσιο του πίνακα για ένα πρόγραμμα πτήσης αεροπορικής εταιρείας σε μια πινακίδα εσωτερικού χώρου. Οι οθόνες LCD δεν έχουν αυτήν την αδυναμία, αλλά εξακολουθούν να είναι επιρρεπείς στην επίμονη διατήρηση της εικόνας. 

Οι οθόνες LCD αντικαθίστανται σιγά σιγά από οθόνες OLED, οι οποία μπορούν εύκολα να φτιαχτούν σε διαφορετικά σχήματα, έχουν χαμηλότερο χρόνο απόκρισης, ευρύτερη χρωματική γκάμα, σχεδόν άπειρη χρωματική αντίθεση και οπτικές γωνίες, χαμηλότερο βάρος για ένα δεδομένο μέγεθος, πιο λεπτό προφίλ και ενδεχομένως χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Οι οθόνες OLED, ωστόσο, είναι πιο ακριβές για ένα δεδομένο μέγεθος οθόνης. Μια προσπάθεια διατήρησης της ανταγωνιστικότητας των LCD είναι η οθόνη κβαντικών κουκκίδων.

Κάθε εικονοστοιχείο μιας οθόνης LCD τυπικά αποτελείται από ένα στρώμα μορίων ευθυγραμμισμένα μεταξύ δύο διαφανών ηλεκτροδίων, συχνά κατασκευασμένα από οξείδιο ινδίου-κασσιτέρου και δύο φίλτρα πόλωσης (παράλληλοι και κάθετοι πολωτές), οι άξονες μετάδοσης των οποίων είναι (στις περισσότερες περιπτώσεις) κάθετες μεταξύ τους. Χωρίς τον υγρό κρύσταλλο μεταξύ των πολωτικών φίλτρων, το φως που διέρχεται από το πρώτο φίλτρο θα εμποδίζεται από τον δεύτερο (διασταυρωμένο) πολωτή. Πριν από την εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου, ο προσανατολισμός των μορίων υγρών κρυστάλλων προσδιορίζεται από την ευθυγράμμιση στις επιφάνειες των ηλεκτροδίων. Σε μια  συνεστραμμένη νηματική συσκευή, οι κατευθύνσεις ευθυγράμμισης της επιφάνειας στα δύο ηλεκτρόδια είναι κάθετες μεταξύ τους, και έτσι τα μόρια διατάσσονται σε μια ελικοειδή δομή ή συστροφή. Αυτό προκαλεί την περιστροφή της πόλωσης του προσπίπτοντος φωτός και η συσκευή εμφανίζεται γκρι. Εάν η εφαρμοζόμενη τάση είναι αρκετά μεγάλη, τα μόρια υγρών κρυστάλλων στο κέντρο του στρώματος είναι σχεδόν τελείως ανεστραμμένα και η πόλωση του προσπίπτοντος φωτός δεν περιστρέφεται καθώς περνά μέσα από το στρώμα υγρών κρυστάλλων. Αυτό το φως στη συνέχεια θα πολωθεί κυρίως κάθετα στο δεύτερο φίλτρο, και έτσι θα διακοπεί και το εικονοστοιχείο θα φαίνεται μαύρο. Με τον έλεγχο της τάσης που εφαρμόζεται στο στρώμα υγρών κρυστάλλων σε κάθε εικονοστοιχείο, το φως μπορεί να αφεθεί να περάσει σε διάφορες ποσότητες, δημιουργώντας έτσι διαφορετικές αποχρώσεις του γκρι.

Παραπομπές

Τεχνολογίες προβολής