Flytande kristallskärm (LCD): Hur den fungerar, typer och användning
Upptäck hur flytande kristallskärmar (LCD) fungerar, deras typer och praktiska användningar — från mobilskärmar och TV till energieffektiva batteridrivna enheter.
En flytande kristallskärm (LCD) är en tunn, platt panel som styr ljusets genomsläpp genom elektriskt orienterade flytande kristaller, istället för att själv avge ljus. Till skillnad från en lysdiod producerar den alltså inte sitt eget ljus. Skärmen består av många små bildpunkter (pixlar) eller block som varje kan innehålla tre subpixlar (röd, grön, blå) täckta av färgfilter. Varje pixel är fylld med flytande kristaller vars optiska egenskaper ändras när en elektrisk spänning appliceras på elektroderna, vilket gör att ljus kan passera eller blockeras för att skapa bild.
Bildgalleri
10 Bilder
Hur det fungerar
En LCD-panel bygger i grunden på polariserande filter, glasplattor med transparenta elektroder och ett tunt lager flytande kristaller mellan dem. När ingen spänning appliceras är kristallernas orientering oftast sådan att ljuset vrids och kan passera genom nästa polariserare. När spänning appliceras ändras kristallernas orientering och ljuset stoppas eller släpps igenom i olika grad. Genom att kombinera tre subpixlar i olika intensiteter skapas färgbilder. En elektronisk styrkrets (drivrutin) adresserar vilka pixlar som ska vara ljusa eller mörka och uppdaterar bilden flera gånger per sekund.
Vanliga paneltyper
Det finns flera tekniker för hur flytande kristaller arrangeras och styrs, med olika egenskaper:
- Twisted Nematic (TN): Snabb responstid och låg kostnad, men begränsade betraktningsvinklar och färgprecision.
- In-Plane Switching (IPS): Bättre färgåtergivning och bredare betraktningsvinklar, vanliga i smarttelefoner, bildskärmar och professionella skärmar.
- Vertical Alignment (VA): Hög kontrast och djupare svarta nivåer, ofta ett mellanting mellan TN och IPS.
Bakgrundsbelysning
Eftersom LCD inte avger ljus själv krävs en bakgrundsbelysning för att bilden ska synas i de flesta tillämpningar. Många enklare LCD-displayer fungerar tillräckligt bra i omgivande ljus (t.ex. upplysta rum eller utomhus), men för modernare användning i smarttelefoner, datorskärmar, plattskärms-TV och liknande är en inbyggd bakgrundsbelysning nödvändig. Denna bakgrundsbelysning är ofta en rad lysdioder (LED) eller en CCFL (Cold Cathode Fluorescent Light).
Användningsområden
LCD-skärmar används överallt där låg strömförbrukning, tunn formfaktor eller bra bildkvalitet krävs. De är vanliga i:
- Batteridrivna apparater som digitalklockor, kalkylatorer och instrumentpaneler — tack vare låg elektricitet-förbrukning.
- Smartphones och surfplattor, där IPS-paneler ofta ger bättre färger och betraktningsvinklar.
- Datorskärmar och bärbara datorer, där val av paneltyp påverkar responstid och färgexakthet.
- TV-apparater och professionell video-/bildredigering, där stora paneler och avancerade bildbehandlingskretsar används.
Fördelar och begränsningar
- Fördelar: Tunn konstruktion, relativt låg energiförbrukning, god ljusstyrka och hög upplösning möjlig.
- Begränsningar: Själva panelen ger ingen ljuskälla, synbarheten kan påverkas i direkt solljus utan kraftfull bakgrundsbelysning, vissa paneltyper har begränsade betraktningsvinklar eller kontrast.
- LCD-tekniken utvecklas ständigt och kombineras ibland med andra tekniker (t.ex. lokalt dimmade LED-bakgrunder) för att förbättra kontrast och dynamiskt omfång.
Sammanfattningsvis är en flytande kristallskärm en flexibel och energieffektiv displayteknik som används i många produkter, från enkla batteridrivna klockor till avancerade bildskärmar och TV-apparater. Valet av paneltyp och bakgrundsbelysning avgör ofta bildkvalitet, energiförbrukning och lämplighet för olika användningsområden.
Konstruktion
LCD-skärmen använder en teknik som kallas elektrooptisk modulering. Det innebär att den använder elektricitet för att ändra hur mycket ljus som passerar genom den.
Varje pixel (block) i en LCD-skärm består av ett tunt lager molekyler mellan två elektroder och två polariserande filter. Elektroderna ger elektrisk ström till det flytande kristallskiktet och blockerar inte ljuset. Ljuset färdas med "polaritet" eller riktning, och ett polariseringsfilter låter endast ljus med en sorts polaritet passera genom det, som att försöka föra en linjal genom en smal öppning. Det är först när linjalen är rätt placerad som den passar. De här två filtren står vinkelrätt mot varandra, så de smala öppningarna är i olika riktningar. Detta innebär att utan de flytande kristallerna mellan dem skulle de blockera allt ljus från att passera - allt ljus som kommer igenom det första filtret kommer inte att passa genom det andra filtret.
Skiktet av flytande kristaller mellan de två filtren kan "vrida" ljuset så att polariteten ändras. Detta innebär att ljuset kan passera genom båda filtren och pixeln blir klar. När man ger en elektrisk ström till vätskekristallerna kommer molekylerna att vrida sig tillbaka och inte förändra ljuset. Filtren blockerar då ljuset och pixeln ser mörk ut.
När ett stort antal pixlar behövs i en bildskärm blir det svårt att ha tillräckligt med ledningar och elektroder för att styra varje pixel och ändå få en ren bildskärm. Istället multiplexas skärmen. I en multiplexad bildskärm är elektroderna på en sida av bildskärmen grupperade och kopplade till varandra (vanligtvis i kolumner). På den andra sidan är elektroderna också grupperade (vanligtvis i rader) och varje grupp får en spänningsfälla. Genom att slå på en rad och en kolumn kan varje pixel styras en i taget.
Frågor och svar
F: Vad är en flytande kristalldisplay?
S: En LCD-skärm är en speciell tunn platt panel som kan släppa igenom ljus eller blockera ljus, och som består av flera block fyllda med flytande kristaller som kan göras klara eller fasta, beroende på vilken elektrisk ström som används.
F: Producerar en LCD-skärm sitt eget ljus?
S: Nej, en LCD-skärm producerar inte sitt eget ljus.
F: Varför används LCD-skärmar ofta i batteridrivna enheter?
S: LCD-skärmar används ofta i batteridrivna enheter, t.ex. digitalklockor, eftersom de förbrukar mycket lite el.
F: Vad förkortas LCD ofta till?
S: LCD-skärmar förkortas ofta Liquid Crystal Displays.
F: Var används LCD-skärmar vanligtvis?
S: LCD-skärmar används ofta i platt-TV-apparater och batteridrivna enheter som digitalklockor.
F: Behöver alla LCD-skärmar bakgrundsbelysning?
S: Nej, vissa LCD-skärmar fungerar bra av sig själva när det finns annat ljus i närheten, t.ex. i ett upplyst rum eller utomhus i dagsljus.
F: Vad finns inbyggt i produkter som smartphones, datorskärmar och TV-apparater för att ge bakgrundsbelysning?
S: En bakgrundsbelysning är inbyggd i produkter som smartphones, datorskärmar och TV-apparater, och kan vara en LED-lampa eller en CCFL-lampa (Cold Cathode Fluorescent Light).
Relaterade artiklar
Författare
AlegsaOnline.com Flytande kristallskärm (LCD): Hur den fungerar, typer och användning Leandro Alegsa
URL: https://sv.alegsaonline.com/art/58375
Källor
- altadox.com : "LCD Basics"