Wyświetlacze ciekłokrystaliczne

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne


Wyświetlacze ciekłokrystaliczne - rozpowszechnione są także pod nazwą wyświetlaczy LCD. Możemy je spotkać w zegarkach elektronicznych, discmanach, radiach przenośnych lub samochodowych, lodówkach, telewizorach, pralkach i wielu innych dziedzinach życia. Wykorzystują one specjalne właściwości ciekłych kryształów. Kryształy takie mogą zachowywać się jak ciecze lub kryształy. Poniżej dopuszczalnej temperatury ciekły kryształ zmienia się w ciało stałe o właściwościach anizotropowych, natomiast powyżej górnej temperatury dopuszczalnej zmienia się w ciecz izotropową, tzn. że ich właściwości fizyczne zależą od tego jak się je bada, np. przewodnictwo cieplne, współczynnik załamania światła, czy stała dielektryczna.
Ciekły kryształ jest zbudowany z podłużnych molekuł w kształcie cygar, mających duży moment dipolowy. Dzięki temu tworzą one luźno uporządkowane układy, nazywane: nematycznymi, smektycznymi i cholesterycznymi, w zależności od sposobu ułożenia molekuł. We wskaźnikach wykorzystuje się struktury numeryczne, w których molekuły są ułożone równolegle i mogą poruszać się w kierunku swoich osi głównych oraz obracać wokół nich. Pomiędzy molekułami występują małe siły międzycząsteczkowe. Ułożenie molekuł może być więc zmieniane pod wpływem niewielkich pól elektrycznych.


Budowa wskaźnika ciekłokrystalicznego


Budowę typowej komórki ciekłokrystalicznej przedstawiono na rysunku. Składa się ona z trzech głównych elementów: przedniej i tylnej płytki szklanej, z których każda jest jednostronnie pokryta materiałem przewodzącym stanowiącym elektrody, warstwy ciekłego kryształu o grubości 10 - 15 mm i płytek dystansowych. Jedna z elektrod jest wykonana w kształcie wyświetlanego znaku.
Cienkie warstwy ciekłego kryształu w stanie nie wzbudzonym są przeźroczyste. Po przełożeniu pola elektrycznego matowieją. Wskaźnik może działać w świetle przechodzącym, jeżeli jedna z elektrod odbija światło, tzn. że światło przechodzi przez kryształ dopóki, do póty nie przyłożymy do niego pola elektrycznego, które spowoduje pochłanianie światła przez kryształ. Uzyskany tą metodą efekt umożliwia wyświetlanie informacji przez odpowiednio wyprofilowane ścieżki na wyświetlaczu.
Wskaźniki LCD nie są źródłami światła, jak już zostało to wyżej wspomniane. Ich czytelność zależy przede wszystkim od oświetlenia zewnętrznego (wskaźniki refleksyjne) lub oświetlenia wewnętrznego (wskaźniki transmisyjne). Ich trwałość jest mniejsza niż wskaźników cyfrowych (10 000 - 20 000 h). Wadami są: konieczność zasilania napięciem przemiennym, co wymaga bardziej rozbudowanego układu elektronicznego, oraz duża bezwładność. Odpowiedź na sygnał sterujący pojawia się po 10 - 20 ms od chwili włączenia i 100 - 200 ms od chwili wyłączenia.

Największą zaletą wskaźników ciekłokrystalicznych LCD jest bardzo mały pobór mocy (10-4 - 10-5 W), co ma podstawowe znaczenie w urządzeniach przenośnych zasilanych z baterii, np. w zegarkach i kalkulatorach lub monitorach ciekłokrystalicznych, gdzie światło przechodzi przez kolorowane szkło.
Warto powiedzieć, że monitorów ciekłokrystalicznych nie stosuje się przy obróbce wideo, gdyż z powodu dużych opóźnień w wyświetlaniu obrazu i zmniejszonej częstotliwości odświeżania nie przedstawiają one go w sposób płynny i tak dynamiczny jak stare poczciwe monitory lampowe.
Jeśli potrzebujemy wyświetlacza informacji uniezależnionego od warunków zewnętrznych tj. zmiennego natężenie światła i nie chcesz inwestować w dodatkowy układ umożliwiający przesyłanie informacji do wskaźnika LCD użyj jako wyświetlacza wskaźnika LED, ponieważ zużywa on stosunkowo mało energii i nie potrzebują zewnętrznego źródła światła, aby było widać, gdy świeci. Dodatkowo nie wymagają bardzo skomplikowanego układu dostosowującego parametry napięcia i prądu do wyświetlania, ale wystarczy wyjście układu scalonego i rezystor ograniczający prąd.