Telewizory LCD

Ogólne i historia

Wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD) którego skrót pochodzi od angielskich słów Liquid Crystal Display - to urządzenie wyświetlające obraz, którego zasada działania oparta jest na zmianie polaryzacji światła na skutek zmian orientacji cząsteczek ciekłego kryształu pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. W trakcie badań biologicznych w 1888 r. Friedrich Reinitzer zupełnie przez przypadek odkrył ciekły kryształ. Dalsze długoletnie badania własności ciekłych kryształów wykazały możliwość sterowania własnościami optycznymi tej substancji, co umożliwiło skonstruowanie pierwszego wyświetlacza ciekłokrystalicznego w roku 1964. Został on zbudowany przez genialnego naukowca George H. Heilmeier. To właśnie dzięki niemu mamy w spółczesnym świecie taki sprzęt jak telewizor ciekłokrystaliczny (LCD).

Działanie

Zasadę działania wyświetlacza najłatwiej jest prześledzić na przykładzie pasywnego wyświetlacza odbiciowego, z fazą nematyczną, skręconą. W wyświetlaczu tym światło wnikające do niego jest wstępnie polaryzowane pionowo przez filtr polaryzacyjny. Następnie światło przechodzi przez szklaną elektrodę i warstwę ciekłego kryształu. Specjalne mikrorowki na elektrodach wymuszają takie uporządkowanie cząsteczek tworzących warstwę ciekłokrystaliczną, aby przy wyłączonej elektrodzie nastąpiło obrócenie polaryzacji światła o 90°. Dzięki temu światło może przejść przez folię pełniącą rolę analizatora światła, która przepuszcza tylko światło spolaryzowane poziomo, odbić się od lustra, przejść ponownie przez analizator, ulec ponownej zmianie polaryzacji o 90° na warstwie ciekłego kryształu i ostatecznie opuścić bez przeszkód wyświetlacz, przez górną folię polaryzacyjną. Po przyłożeniu napięcia do elektrod, generowane przez nie pole elektryczne wymusza taką zmianę uporządkowania cząsteczek w warstwie ciekłego kryształu, że nie obraca ona polaryzacji światła. Powoduje to, że światło nie przechodzi przez analizator, co daje efekt czerni.

Rodzaje LCD

Podstawowy podział telewizorów LCD można dokonać na: transmisyjne, odbiciowe oraz administracyjne. Wyświetlacze ciekłokrystaliczne mogą pracować w trybie transmisyjnym, odbiciowym lub administracyjnym. Transmisyjne wyświetlacze są oświetlane z jednej strony, a powstające na nich obrazy ogląda się od drugiej strony. Stąd aktywne piksele są w takich wyświetlaczach zawsze ciemne, a nieaktywne jasne. Tego typu wyświetlacze są stosowane w przypadku gdy potrzebna jest duża intensywność obrazu (np.: w projektorach multimedialnych czy monitorach komputerowych). Wyświetlacze transmisyjne są zwykle stosowane razem z aktywnymi matrycami, choć czasem są też stosowane bierne wyświetlacze transmisyjne w np. zegarkach z uchylnymi wyświetlaczami. Natomiast wyświetlacze odbiciowe, posiadają na swoim dnie lustro, które odbija dochodzące do powierzchni wyświetlacza światło.

Wyświetlacze oparte na fazie SmGC*

W zależności od rodzaju użytej fazy ciekłokrystalicznej rozróżnia się wyświetlacze nematyczne (N), nematyczne skręcone (N*) i smektyczne C skręcone (SmC*). Wyświetlacze nematyczne i nematyczne skręcone, są z natury zawsze monochromatyczne. Aby uzyskać z ich pomocą barwne obrazy konieczne jest albo stosowanie filtrów (w przypadku wyświetlaczy z matrycą bierną), albo źródeł światła o określonym kolorze. Ze względu na to, że w wyświetlaczach o dużej rozdzielczości z matrycą aktywną, każdy wyświetlany piksel musi posiadać własne źródło światła (zwykle w formie diod LED) wymaga to zastosowania minimum trzech takich źródeł o różnej barwie (zwykle czerwona, zielona i niebieska) na każdy wyświetlany piksel, co bardzo komplikuje produkcję takich wyświetlaczy i ogranicza ich maksymalną rozdzielczość.

Wyświetlacze ultracieńkie i niewymagające zewnętrznego zasilania

Marzeniem wielu osób zajmujących się rozwojem wyświetlaczy ciekłokrystalicznych jest uzyskanie jak najcieńszych i jednocześnie pobierających jak najmniejszą moc urządzeń. Ideałem byłoby tu urządzenie nie pobierające energii w ogóle i cienkie jak papier - tzw. papier elektroniczny. Pierwsze tego rodzaju urządzenie zostało zaprezentowane w 2000r. przez firmę ZBD Displays Limited, ale technologia jego produkcji okazała się na tyle droga i złożona, że nie zostało ono nigdy wdrożone do masowej produkcji. Od lipca 2003 r. na Tajwanie rozpoczęto produkcję na większą skalę tego rodzaju urządzenia, na razie o wielkości znaczka pocztowego, na bazie dokonań francuskiej firmy Nemoptic. Nie jest to jednak "papier elektroniczny" w pełnym tego słowa znaczeniu - ze względu na trudności z produkcją wyświetlaczy o większej powierzchni. Wyświetlacze te jak na razie, mają szansę zastąpić stare wyświetlacze odbiciowe stosowane w kalkulatorach i zegarkach, gdyż są mniej szkodliwe dla oczu i lżejsze.