Hoe LCD's werken - Alles wat u moet weten

Het begrijpen van de werking van LCD's is van het grootste belang, vooral nu bijna elk scherm dat u ziet een LCD is. Het is echter moeilijk om op het eerste gezicht onderscheid te maken tussen deze schermen als u er geen voorkennis van heeft. Hier zullen we kijken naar LCD-schermen, hun structuur, essentiële componenten en hoe u de levensduur van uw scherm kunt verbeteren.

Een Liquid Crystal Display (LCD)-scherm is een plat beeldscherm dat vloeibare kristallen gebruikt om een ​​zichtbaar beeld te creëren.

Wat is een LCD-scherm?

Fig 1:Dwarsdoorsnede van een LCD

Een Liquid Crystal Display (LCD)-scherm is een plat beeldscherm dat vloeibare kristallen gebruikt om een ​​zichtbaar beeld te creëren.

De basisstructuur van een LCD-scherm

Achtergrondverlichting

Light Emitting Diode (LED)

Fig 2:Een LED-streep

LCD-schermen met LED-achtergrondverlichting maken gebruik van LED's om de achtergrondverlichting van de pixels te bieden. Ze hebben een beter dimbereik, betere contrastverhoudingen, een breder kleurengamma en zijn betrouwbaarder dan schermen met CCFL-achtergrondverlichting.

Elektroluminescentiepaneel (ELP)

Deze technologie maakt gebruik van geëxciteerde gekleurde fosforen om licht te produceren, en ze hebben een elektrische spanning van 100 volt AC bij een frequentie van 400 Hertz nodig om licht uit te stralen. ELP-technologie is toepasbaar in monochrome, segment- en karakter-LCD's.

Hete kathode fluorescentielampen (HCFL)

HCFL gebruikt een opgerolde wolfraamgloeidraad die aan beide uiteinden is verbonden met twee kathoden. Wanneer de kathoden elektrisch worden geëxciteerd bij 900 graden Fahrenheit, zenden ze elektronen uit die reageren met kwik in de buis. Het effect is dat de gegenereerde ultraviolette straling reageert met de fosfor om licht te produceren.

Koude kathode fluorescentielampen (CCFL)

In tegenstelling tot de HCFL heeft de CCFL geen wolfraamfilament. In plaats daarvan wekt de spanning in de buis het kwik op, waardoor een stroom vloeit. De UV-straling van kwik reageert met fosfor om licht te produceren.

Vloeibaar kristal voor LCD

Fig 3:Een vrouw kijkt op een lcd-tv

Nematic Phase LCD

De nematische thermotrope fase vindt plaats bij een hogere temperatuur in vergelijking met een smectische graad. Vloeibare kristallen zijn oriëntaties waarbij hun lange assen in één richting wijzen.

Hun zwaartepuntposities zijn willekeurig in de vloeistof. U kunt ze echter uitlijnen met een extern magnetisch of elektrisch veld om een ​​transparant of ondoorzichtig beeld te creëren.

Het is vanwege deze uitlijningseigenschap dat nematische moleculen toepasbaar zijn in LCD's.

Smectic van vloeibare kristallen 

Een smectische fase is een thermotrope fase van vloeibare kristallen die bij lage temperaturen bestaat. Hier zijn vloeibaar-kristalmoleculen uitgelijnd in lagen die loodrecht op het vlak van de moleculen staan.

De kristalrangschikking is in vloeibare toestand en schuift over elkaar heen in de richting van het laagvlak.

Cholesterie van vloeibare kristallen 

Hier zijn vloeibare kristallen uitgelijnd in lagen die één molecuul dik zijn. Ook zijn de moleculen uitgelijnd met hun lange assen evenwijdig aan elkaar.

Kleurfilters van vloeibare kristallen

Kleurfilters in LCD-panelen laten specifieke golflengten van licht door terwijl andere worden geblokkeerd. Daarom is het mogelijk om zichtbare kleuren te versterken en te contracteren om variaties van dezelfde kleur te creëren.

Polariserende filters van vloeibare kristallen

Polarisatiefilters laten gepolariseerd licht van een bepaalde oriëntatie toe via een LCD-opstelling terwijl alle blootstelling aan licht wordt geblokkeerd.

Hoe LCD's werken– Thin-Film Transistors (TFT)

Dunne-filmtransistor-LCD's gebruiken TFT's als individuele pixelschakelaars om beeldkenmerken zoals contrast en adresseerbaarheid te verbeteren.

TFT's zijn speciale veldeffecttransistoren (FET's) die dunner zijn ten opzichte van het vlak van het apparaat.

Hoe werken lcd-schermen?

De werking van een LCD is voornamelijk gebaseerd op de eigenschappen van gepolariseerd licht. Gepolariseerd licht is licht waarvan de trillingen beperkt zijn tot één vlak. In een LCD ondergaat wit licht polarisatie met behulp van twee polariserende films.

Een LCD-scherm heeft miljoenen pixels, elk met een polariserende film aan weerszijden van een gekoppeld vloeibaar kristal. Elke pixel wordt verder onderverdeeld in drie onderscheidende rode, groene en blauwe subpixels.

Wanneer u uw LCD inschakelt, schijnt een achtergrondverlichting wit niet-gepolariseerd licht naar de pixels. Het witte licht reist in verschillende vlakken, waaronder de horizontale en verticale vlakken.

Het eerste polariserende glas laat alleen de horizontale lichtgolven door, terwijl het tweede glasfilter alleen de verticale lichtgolven doorlaat. De twee polariserende glazen zijn vloeibare kristallen met elektroden eromheen, en elke subpixel heeft zijn elektrode en polariserend glaspaar.

Het vloeibare kristal is in zijn natuurlijke staat in een elektronisch nematische vorm.

De polariserende glasfilters roteren het horizontale licht naar een verticale positie in een uit-stand, waardoor licht de pixels kan bereiken.

Wanneer de polariserende elektroden aan staan, oriënteren de nematische vloeibare kristallen zich in een horizontale uitlijning. Het licht van de achtergrondverlichting wordt niet langer onder een hoek van 90 graden gedraaid en gaat horizontaal door. Het verticale polariserende glas blokkeert vervolgens de vlakke lichtgolven.

Door de elektrische stroom door elke set elektroden te variëren, kunnen we het aantal vloeibare kristallen veranderen dat horizontaal uitgelijnd is. Als zodanig resulteert het in verschillende hoeveelheden licht die de pixels bereiken om een ​​afbeelding te creëren.

Kleuren op afzonderlijke subpixels hebben een schaal van 0 tot 255. Als ze alle drie nul zijn, zie je zwart op het hele scherm en als ze alle drie op 255 staan, zie je de achtergrondverlichting (wit). Een variatie in de potentiaal van de vloeibaar-kristalelektrode varieert de weergave van gekleurd licht op een LCD.

Zes factoren die de levensduur van een lcd-scherm bepalen

Fig 4:Futuristische ECG medische LCD

Hieronder vindt u de zes factoren die de levensduur van een LCD-scherm bepalen.

Gebruiksomgeving van het scherm

LCD's werken het beste wanneer de vloeibare kristallen zich in de nematische fase bevinden. Een temperatuurdaling onder het vriespunt of hogere temperaturen belemmeren een LCD-scherm, waardoor de levensduur wordt verkort.

Kwaliteit van begeleidende elektronische componenten

LCD's falen voornamelijk vanwege het uitpuilen van condensatoren die het gevolg zijn van het opdrogen van elektrolyten binnenin. Materialen van slechte kwaliteit verkorten de levensduur van een LCD-scherm.

Hoe LCD's werken– De staat van de externe componenten

Externe componenten zoals de stabiliteit en frequentie van de stroom hebben invloed op de levensduur van LCD-schermen. Stof zet zich ook af op belangrijke circuitcomponenten, wat kortsluitingen en verwarmingsproblemen voor het apparaat veroorzaakt.

Fout achtergrondverlichting

Een storing in de LCD-achtergrondverlichting kan optreden als gevolg van een kortsluiting of een defect intern onderdeel. U kunt dit probleem snel oplossen door de achtergrondverlichting te vervangen.

Elektromagnetische straling

Een extern magnetisch veld verstoort de uitlijning van de vloeibare kristallen tussen de twee glazen polarisatoren. Daarom verlaagt een hoog elektrisch veld de beeldkwaliteit en verslechtert het scherm met de tijd.

Hoe LCD's werken– Gebruiksfrequentie

LCD's hebben tussen de 30.000 en 60.000 gebruiksuren. Daarom hangt de levensduur ervan sterk af van hoe lang het overdag aan staat.

Verschil tussen LCD- en plasmaschermen

Fig 5:Plasma-tv aan de muur van een kamer

Het is niet eenvoudig om onderscheid te maken tussen plasma- en LCD-schermen op het eerste gezicht, en de twee lijken opvallend veel op elkaar, maar gebruiken zeer verschillende technologieën om informatie weer te geven.

Hieronder vindt u de significante verschillen tussen plasma- en lcd-schermen.

Vernieuwingspercentages

Een plasmascherm heeft een snellere verversingssnelheid in vergelijking met een LCD-scherm met dezelfde classificatie. De trage responstijd in LCD-schermen is duidelijk wanneer afbeeldingen in een sneller tempo worden weergegeven.

Je zult vaak een spookeffect zien waarbij afbeeldingen de neiging hebben om over het scherm te slepen. Hedendaagse LCD's hebben geen last van ghosting-effecten omdat hun framerates dichter bij die van plasma-tv's liggen.

Technologie

Een ander verschil tussen LCD- en plasmaschermen is hun werkingsprincipe. Hoe u pixels en subpixels verlicht om een ​​afbeelding te produceren, varieert, en LCD's hebben achtergrondverlichting nodig om de pixels de nodige opwinding te geven om een ​​nauwkeurige afbeelding van een afbeelding te maken.

Plasmaschermen gebruiken de eigenschappen van inerte gassen om pixels op te lichten. Elke pixel kan worden geëxciteerd door een raster van elektroden in zijn structuur in een horizontale en verticale opstelling.

Wanneer u UV-licht in de fosforcoating van de pixel laat zien, ondergaat het een conversie naar uw kleur naar keuze. Een licht op een rode fosfor maakt de pixel zichtbaar rood, enzovoort.

Gewicht 

LCD's wegen minder dan hun plasma-tegenhangers van hetzelfde formaat. Bovendien verbruiken ze minder elektriciteit en produceren ze minder warmte.

Het verschil in gewicht en stroomverbruik houdt echter niet veel kracht in, omdat het relatief is. Plasmaschermen zijn nog steeds erg licht in vergelijking met andere weergavetechnologieën.

Weergave

Plasmaschermen tonen wat wij beschouwen als meer authentieke beelden. Vanwege de afwezigheid van achtergrondverlichting krijg je gedetailleerde foto's van het fysieke object dat wordt weergegeven met behulp van plasmaschermen.

LCD-schermen zijn op de een of andere manier relatief verzadigd en niet zo scherp als sommige plasmaschermen.

Hoogte

Hoogte is van invloed op plasmaschermen en ze werken niet goed boven een hoogte van 6500 voet.

Naarmate je verder omhoog gaat in de richting van de ruimte, daalt de luchtdruk vanzelf. Een drukval betekent dat de lucht op natuurlijke wijze uitzet, wat een enorm probleem vormt voor plasmaschermen. Een variatie in de afstand tussen de inerte gasmoleculen zorgt ervoor dat elektroden harder werken om de pixels op te vuren. In een stille ruimte of bij het weergeven van witte beelden, hoor je wat ruis van het scherm.

Conclusie

We hebben de meest kritische factoren besproken die de werking van LCD's beïnvloeden.

Als zodanig heeft u voldoende informatie over de werking, componenten, zwakke punten en hoe u de levensduur kunt verlengen.

LCD-schermen behoren nog steeds tot de beste die momenteel op de markt zijn. Als je ooit zin hebt om een ​​nieuwe lcd-tv te kopen, overweeg dan de informatie in dit artikel.

Voor verdere vragen, opmerkingen of interacties, neem gerust contact met ons op.