LCD Schermen Uitgelegd: De Wetenschap Achter Uw Scherm – Complete Gids

Het begrijpen van de werking van LCD's is essentieel, nu bijna elk scherm een LCD is. Zonder voorkennis is het moeilijk om verschillen te zien. Hier bekijken we LCD-schermen, hun structuur, essentiële componenten en hoe u de levensduur kunt verlengen.

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

Wat is een LCD Display?

Een LCD-scherm is een plat paneel dat vloeibare kristallen gebruikt om een zichtbaar beeld te creëren.

De Basisstructuur van een LCD-scherm

Achtergrondverlichting (Backlight)

Light Emitting Diode (LED)

LED-backlit LCD-schermen gebruiken LED's voor de achtergrondverlichting van pixels. Ze hebben een betere dimbereik, betere contrastverhoudingen, ruimer kleurenbereik en zijn betrouwbaarder dan CCFL-backlit schermen.

Electroluminescentie Paneel (ELP)

Deze technologie gebruikt geëxciteerde gekleurde fosforen om licht te produceren, en vereist 100V AC bij 400Hz. Toepasbaar in monochrome, segment- en karakter-LCD's.

Hete Kathode Fluorescentie Lampen (HCFL)

HCFL gebruikt een opgerolde wolfraamdraad verbonden met twee kathoden. Bij elektrische opwarming tot 900°F emitteren kathoden elektronen die met kwik in de buis reageren. UV-straling reageert met fosfor om licht te produceren.

Koude Kathode Fluorescentie Lampen (CCFL)

CCFL heeft geen wolfraamdraad. De spanning in de buis exciteert kwik, wat stroomdoorgang veroorzaakt. UV-straling van kwik reageert met fosfor om licht te produceren.

Vloeibare Kristallen voor LCD

Nematische Fase LCD

De nematische thermotrope fase treedt op bij hogere temperatuur dan de smeectische fase. Vloeibare kristallen zijn georiënteerd met hun langeassen in één richting. Hun massa-middelpunt is willekeurig, maar u kunt ze uitlijnen met een extern magneet- of elektrisch veld voor transparante of ondoorzichtige weergave. Deze uitlijningseigenschap maakt nematische moleculen toepasbaar in LCD's.

Smeectische Fase Vloeibare Kristallen

Een smeectische fase bestaat bij lage temperaturen. Moleculen richten zich in lagen uit loodrecht op het molecuulvlak. De kristallen zijn in vloeibare toestand en glijden over elkaar in de richting van het laagvlak.

Cholesterische Fase Vloeibare Kristallen

Hier richten kristallen zich in lagen uit die één molecuul dik zijn, met langeassen parallel aan elkaar.

Kleurfilters van Vloeibare Kristallen

Kleurfilters in LCD-panelen laten specifieke golflengtes van licht door terwijl ze anderen blokkeren. Hierdoor is het mogelijk om zichtbare kleuren te versterken en te contrasteren voor variaties van dezelfde kleur.

Polariserende Filters van Vloeibare Kristallen

Polariserende filters laten gepolariseerd licht van een bepaalde oriëntatie door een LCD-opstelling terwijl ze alle lichtbelichting blokkeren.

Dunfilmtransistors (TFT)

TFT-LCD's gebruiken TFT's als individuele pixelschakelaars om beeldkenmerken als contrast en adresseerbaarheid te verbeteren. TFT's zijn speciale veld-effekt transistors (FETs) die dunner zijn ten opzichte van het apparaatvlak.

Hoe Werken LCD-schermen?

De werking van een LCD is gebaseerd op de eigenschappen van gepolariseerd licht. Gepolariseerd licht heeft trillingen beperkt 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 polariserend film aan weerszijden van een verbonden vloeibaar kristal. Elke pixel is verder verdeeld in drie sub-pixels: rood, groen en blauw.

Bij inschakelen schijnt een backlight wit ongepolariseerd licht naar de pixels. Het wit licht beweegt in verschillende vlakken, horizontaal en verticaal. Het eerste polariserende glas laat alleen horizontale lichtgolven door; het tweede alleen verticale. De twee polariserende glazen zijn vloeibare kristallen met elektrodes eromheen, en elke subpixel heeft zijn eigen elektrodenpaar en polariserend glas.

De vloeibare kristal is in zijn natuurlijke toestand elektronisch nematisch.

In de uit-stand roteren de polariserende glazen het horizontale licht naar een verticale positie, waardoor licht de pixels bereikt. Bij aansturing van de elektrodes richten de nematische vloeibare kristallen zich horizontaal uit. Het licht van de backlight ondergaat geen 90-graden draaiing meer en passeert horizontaal. Het verticale polariserende glas blokkeert dan de vlakke lichtgolven.

Door de elektrische stroom door elke set elektrodes te variëren, kunnen we het aantal horizontaal uitgelijnde vloeibare kristallen wijzigen. Dit resulteert in verschillende hoeveelheden licht die de pixels bereiken om een beeld te creëren.

Kleuren op individuele sub-pixels schalen van 0 tot 255. Als alle drie 0 zijn: zwart scherm. Als alle drie 255: backlight (wit). Variatie in elektrodenpotentiaal van vloeibare kristallen varieert de kleurweergave.

Zes Factoren Die De Levensduur Van Een LCD Bepalen

Bedrijfsomgeving

LCD's werken best wanneer vloeibare kristallen in de nematische fase zijn. Temperatuur onder vriespunt of hoge temperaturen hinderen de werking en verkorten de levensduur.

Kwaliteit Van Begeleidende Elektronische Componenten

LCD's falen voornamelijk door opzwelling van condensatoren door uitgedroogde electrolyten. Slechte materialen verlagen de levensduur.

Toestand Van Externe Componenten

Externe componenten zoals stabiliteit en frequentie van de voeding beïnvloeden de levensduur. Stof op belangrijke circuitcomponenten veroorzaakt kortsluitingen en verwarmingsproblemen.

Backlight Storing

Kan optreden door kortsluiting of defect intern component. Oplosbaar door backlight te vervangen.

Elektromagnetische Straling

Een extern magneetveld interfereert met de uitlijning van vloeibare kristallen tussen de twee polarisatoren. Een hoog elektrisch veld verlaagt beeldkwaliteit en zorgt voor verval over tijd.

Gebruiksfrequentie

LCD's hebben 30.000 tot 60.000 uur levensduur. De levensduur hangt sterk af van hoeveel uur per dag het aanstaat.

Verschil Tussen LCD en Plasma Schermen

Het is moeilijk om plasma en LCD schermen aan de voorkant te onderscheiden; ze zijn opvallend vergelijkbaar maar gebruiken heel verschillende technologieën.

Ververssnelheden

Plasma schermen hebben snellere verversing dan LCD's van dezelfde klasse. Trage reactietijd bij LCD's zichtbaar bij snelle beelden (ghosting effect). Moderne LCD's hebben frame rates dichter bij plasma TV's, ghosting is zeldzaam.

Technologie

LCD's vereisen backlight om pixels te exciteren. Plasma schermen gebruiken inerte gassen; elke pixel kan geëxciteerd worden door een elektroderaster. UV-licht op fosforcoating zet pixel om in gekozen kleur.

Gewicht

LCD's wegen minder dan plasma van dezelfde grootte, verbruiken minder stroom en produceren minder warmte. Maar het gewichts- en stroomverschil is relatief; plasma's zijn nog steeds licht ten opzichte van andere displaytechnologieën.

Beeldweergave

Plasma schermen tonen authentiekere beelden. Door afwezigheid van backlight krijgt u gedetailleerde foto's van het fysieke object. LCD's zijn enigszins verzadigd en minder scherp dan sommige plasma displays.

Hoogte

Hoogte beïnvloedt plasma schermen; ze werken niet goed boven 6500 voet. Luchtdruk daalt, lucht zet zich uit, wat problemen geeft voor plasma displays. Variatie in afstand tussen inerte gasmoleculen zorgt ervoor dat elektrodes harder moeten werken. In stilte of bij witte beelden hoort u geluid van het scherm.

Conclusie

We hebben de belangrijkste factoren besproken die de werking van LCD's beïnvloeden. U heeft nu voldoende informatie over werking, componenten, zwaktes en levensduurverlenging. LCD-schermen blijven onder de beste op de markt. Bij aankoop van een nieuwe LCD TV, overweeg de informatie in dit artikel. Voor vragen, opmerkingen of interactie: neem contact op.