fb
-15% z kodem: #SmartWakacje

Oferta obowiązuje do 31 lipca 2020 i nie dotyczy comiesięcznych subskrypcji, pakietów subskrypcyjnych oraz #SmartSummerCamp.

Nauka przez zabawę

Eksperymenty są zaprojektowane przez naukowców związanych z Polską Akademią Nauk i własnoręcznie testowane przez dzieci.

Dostawa subskrypcji 0 zł!

Zestawy subskrypcyjne w modelu subskrypcji co miesięcznej oraz w pakietach dostarczamy za 0 zł.

SmartBee Club

Jak działa wyświetlacz ciekłokrystaliczny - LCD

Ciekłe kryształy

To substancje, które mają cechy zarówno cieczy, jak i kryształów. Składa się z cząsteczek, które mają częściową swobodę ruchu i są częściowo uporządkowane. Dzięki temu mogą na przykład przepuszczać fale światła o różnej długości. Są różne rodzaje ciekłych kryształów. Przykładem jest arkusz z naszego eksperymentu, w którym zmiana koloru to tak naprawdę zmiana struktury cząsteczek kryształu.

Polaryzacja i polaryzatory

Polaryzacja polega na uporządkowaniu kierunku drgań fali światła. Możemy to pokazać za pomocą sznurka lub linki przymocowanej do ściany. Gdy zaczniemy poruszać końcem linki w górę i w dół, powstanie fala, która poruszać się będzie do przodu, sznurek będzie poruszał się w górę i w dół. Możemy też poruszać sznurkiem na boki – wtedy powstanie fala o orientacji poziomej. W podobny sposób porusza się fala światła – jej orientacja może być skierowana poziomo, pionowo lub pod dowolnym kątem pomiędzy pionem i poziomem. Orientacja, o której mowa to właśnie polaryzacja.

Polaryzatory to proste urządzenia, które przepuszczają tylko światło o określonej polaryzacji, czyli orientacji fali elektromagnetycznej w przestrzeni. 

Jak działa wyświetlacz ciekłokrystaliczny, czyli ekran LCD?

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne (ang. Liquid-Crystal Display – LCD) wykorzystujemy do pokazywania obrazu na ekranach np. telewizorów, telefonów komórkowych, zegarków. Ekrany LCD  działają dzięki ciekłym kryształom oraz polaryzatorom, które są w nie wbudowane. 

LCD
Włączony wyświetlacz to taki, w którym ciekły kryształ nie podlega działaniu pola elektrycznego. Wyłączony to taki, w którym obecne jest napięcie.

 

W dolnej warstwie wyświetlacza znajdują się źródła światła (1). W pierwszej kolejności światło pada na polaryzator (2), co sprawia, że tylko część światła przechodzi dalej. Następnie światło przechodzi przez przezroczystą elektrodę (3) i trafia na ciekły kryształ (4 i 5). W kolejnym kroku, w zależności od ułożenia molekuł ciekłego kryształu, światło zmiania swoją polaryzację (fala świetlna ulega “skręceniu” (4)) lub też nie (5). Światło przechodzi teraz przez kolejną przezroczystą elektrodę (6) i trafia na analizator (7) – warstwę, która przepuszcza tylko światło o określonej polaryzacji. 

To, czy światło przechodzi przez cały układ, czy nie zależy od tego jak skręcone są cząsteczki ciekłego kryształu, a to z kolei zależy od napięcia pomiędzy elektrodami. 

Wyświetlacz jest podzielony na bardzo dużą liczbę pól zwanych pikselami. To właśnie piksele składają się na widoczny na ekranie obraz. Sterowanie jasnością każdego z pikseli pozwala na uzyskanie mozaiki, tworzącej obraz. 

Uzyskanie kolorowego obrazu na wyświetlaczu LCD jest bardzo proste. W odpowiedniej warstwie ekranu dodany jest barwny filtr (8), który zmienia kolor przechodzącego światła. W większości wyświetlaczy wykorzystywane są trzy filtry: czerwony, zielony i niebieski (ang. Red, Green, Blue – RGB).  Światło, które przeszło przez filtry miesza się i tworzy różne kolory.

Historia powstania ekranu LCD

Odkrywcą ciekłych kryształów (LC) był austriacki biolog i chemik Friedrich Richard Reinitzer. W 1888 roku przez przypadek zauważył, że pewne pochodne cholesterolu nie topią się od razu, jak większość substancji, ale przechodzą przez dwie fazy topnienia. Pierwsza z nich występowała w temperaturze 145,5° C, a druga w 178,5° C. W pierwszej temperaturze substancja wyraźnie zaczynała się topić, ale pozostawała mętna. Dopiero po przekroczeniu 178,5° C dochodziło do wyklarowania substancji. W tym samy roku niemiecki fizyk Otto Lehmann zauważył, że faza mętna posiada cechy kryształów. 

Niedługo po tym odkryciu, Reinitzer odkrył, że ciekłe kryształy mogą spolaryzować światło – to właśnie ta cecha umożliwia działanie LCD. Niestety w tamtym czasie poziom nauki i technologii nie pozwalał na wykorzystanie właściwości ciekłych kryształów do stworzenia wyświetlaczy. Chociaż wiele ciekłych kryształów wytworzono już przed II wojną światową, badania, które pozwoliły na opracowanie LCD rozpoczęły się dopiero w latach pięćdziesiątych dwudziestego wieku.

Pierwszy ekran LCD powstał w 1964 roku. Był to czarno-biały wyświetlacz o niewielkich rozmiarach. Już osiem lat później technologia rozwinęła się na tyle, że na rynek trafiły pierwsze kolorowe wyświetlacze LCD. Ciągle jednak były stosunkowo małe. Wielkość wyświetlaczy przekroczyła 10 cali dopiero w roku 1989. Dziesięć lat później na rynek weszły LCD o przekątnej 40 cali.

Ta strona używa plików „cookies". Więcej informacji.

Ta strona używa plików „cookies". Informacji zarejestrowanych w plikach "cookies" używamy m.in. w celach reklamowych i statystycznych oraz w celu dostosowania naszych serwisów do indywidualnych potrzeb Użytkowników. Możesz zmienić ustawienia dotyczące "cookies" w swojej przeglądarce internetowej. Jeżeli pozostawisz te ustawienia bez zmian pliki cookies zostaną zapisane w pamięci urządzenia. Zmiana ustawień plików "cookies" może ograniczyć funkcjonalność serwisu.

Zamknij