Afisarea Semnalului Video Utilizând Dispozitive LCD

LCD-urile sunt dispozitive electrice care opereaza prin aplicarea unei tensiuni mici variabile asupra unui strat de cristale lichide , care conduce la shimbarea proprietatilor optice ale acestora.

LCD-urile sunt pretuite de ingineri deoarece consuma cantitati mici de energie si sunt deci potrivite si pentru dispozitive electrice pe baza de baterii. Le putem intalnii adesea la telefoanele GSM, jocurile electronice portabile, camere foto digitale, camere video digitale, precum si la panouri electronice, monitoare si televizoare cu ecran plat.

Efecte opto-electrice in cristale lichide

Cristalele lichide sunt materiale cu structura intermediara intre lichide si cristale solide. Ca si la lichide moleculele cristalelor lichide pot curge unele peste altele, iar ca si la cristalele solide acestea se aranjeaza in forme ordonate bine definite, chiar polimorfe cu structura diferita, fiecare cu propritati unice.

LCD-urile utilizeaza cristale lichide nematice sau smectice.

Moleculele cristalelor nematice se aranjeaza in paralel cu axelele lor, in timp ce ale celor smectice se aranjeaza pe nivele, avand diferite alinieri fata de planul nivelelor.

Proprietatile optice ale cristalelor lichide depind de directia luminii care trece prin stratul de material. Un camp electric indus de o tensiune mica, poate schimba orientarea moleculelor pe nivele shimband astfel proprietatile optice ale cristalelor lichide. Acest proces este cunoscut ca efect opto-electric si sta la baza LCD-urilor. La LCD-urile nematice schimbarea proprietatilor optice consta in orientarea axelor moleculare fie paralel, fie perpendicular cu campul electric si este determinata de structura chimica a moleculelor. Problemele ce s-au ridicat la folosirea acestor LCD-uri a fost legata de citirea greoaie si timpul limitat de viata al cristalelor.

Display-uri twisted nematic - TN

Urmatoarea generatie de LCD-uri a fost dezvoltata utilizand cristale lichide cu structura twisted nematic TN (nematic rasucita), pe care le gasim si azi la monitoare si televizoarele cu ecran plat.

Un pixel este reprezentat de o celula TN compusa din doi electrozi transparenti si doua filtre de polarizare, unul orizontal si unul vertical, aflate la o distanta tipica de 5-10 micrometrii, intre care se afla cristalul lichid.

In lipsa unei tensiuni, alinierea perpendiculara a filtrelor de polarizare obliga moleculele cristalului lichid sa adopte o configuratie rasucita, elicoidala. In lipsa cristalului lichid, lumina care trece prin celula ar fii absorbita datorita polarizarii incrucisate, si celula ar apare neagra.

Datorita cristalului lichid insa, lumina care trece prin unul dintre filtrele de polarizare este rotita de elicoidul cristalului lichid in timp ce trece prin stratul de cristal lichid, permitandu-i sa treaca si prin al doilea filtru de polarizare si celula sa apara luminata.

La aplicarea unei tensiuni de 3 pana la 5 volti insa, forma elicoida este distrusa si moleculele sunt fortate sa se orienteze paralel cu campul electric, impiedicand astfel trecerea luminii prin celula si aceasta sa apara neagra. Controland tensiunea aplicata stratului de cristal lichid in fiecare pixel, luminii ii poate fi permis sa treaca in cantitati variabile, iluminand in mod corespunzator ficare pixel.

Pentru display-uri simple pixelii pot fi aranjati in segmente si patrate mici facand posibila afisarea caracterelor alfanumerice si a imaginilor cu o rezolutie mica. Exemplu semnificativ sunt display-urile ceasurilor electronice si a calculatoarelor de buzunar.