O que é um monitor LCD: construção e seu funcionamento

O que é um monitor LCD: construção e seu funcionamento

No momento, olhamos para o cristal líquido monitores (LCDs) em todos os lugares, no entanto, eles não se desenvolveram imediatamente. Demorou muito para desenvolver desde o desenvolvimento do cristal líquido até um grande número de aplicações de LCD. No ano de 1888, os primeiros cristais líquidos foram inventados por Friedrich Reinitzer (botânico austríaco). Quando ele dissolveu um material como um benzoato de colesterila, então ele observou que inicialmente ele se transformava em um fluido turvo e clareava conforme sua temperatura aumentava. Depois de resfriado, o fluido fica azul antes de se cristalizar por último. Assim, o primeiro display de cristal líquido experimental foi desenvolvido pela RCA Corporation no ano de 1968. Depois disso, os fabricantes de LCD gradualmente projetaram diferenças e desenvolvimentos engenhosos na tecnologia, levando este dispositivo de exibição a um alcance incrível. Finalmente, os desenvolvimentos no LCD aumentaram.



O que é um LCD (tela de cristal líquido)?

Uma tela de cristal líquido ou LCD extrai sua definição de seu próprio nome. É uma combinação de dois estados da matéria, o sólido e o líquido. O LCD usa um cristal líquido para produzir uma imagem visível. Telas de cristal líquido são telas de tecnologia superfina que geralmente são usadas em telas de computadores laptop, TVs, telefones celulares e videogames portáteis. As tecnologias de LCD permitem que os monitores sejam muito mais finos quando comparados a um tubo de raios catódicos (CRT) tecnologia.


A tela de cristal líquido é composta por várias camadas que incluem dois painéis polarizados filtros e eletrodos. A tecnologia LCD é usada para exibir a imagem em um notebook ou alguns outros dispositivos eletrônicos, como minicomputadores. A luz é projetada de uma lente em uma camada de cristal líquido. Essa combinação de luz colorida com a imagem em tons de cinza do cristal (formada conforme a corrente elétrica flui pelo cristal) forma a imagem colorida. Esta imagem é então exibida na tela.





Um LCD

Um LCD

Um LCD é composto de uma grade de exibição de matriz ativa ou uma grade de exibição passiva. A maioria dos smartphones com tecnologia LCD usa tela de matriz ativa, mas algumas das telas mais antigas ainda usam designs de grade de tela passiva. A maioria dos dispositivos eletrônicos depende principalmente da tecnologia de tela de cristal líquido para sua exibição. O líquido tem a vantagem única de ter baixo consumo de energia do que o LIDERADO ou tubo de raios catódicos.



A tela de cristal líquido funciona com o princípio de bloquear a luz em vez de emitir luz. LCDs precisam de luz de fundo porque não emitem luz. Sempre usamos dispositivos que são compostos de monitores LCD que estão substituindo o uso de tubo de raios catódicos. O tubo de raios catódicos consome mais energia em comparação com LCDs e também é mais pesado e maior.

Como os LCDs são construídos?

Fatos simples que devem ser considerados ao fazer um MDC:


  1. A estrutura básica do LCD deve ser controlada alterando a corrente aplicada.
  2. Devemos usar luz polarizada.
  3. O cristal líquido deve ser capaz de controlar ambas as operações de transmissão ou também de alterar a luz polarizada.
Construção de LCD

Construção de LCD

Como mencionado acima, precisamos levar dois pedaços de filtro de vidro polarizado na confecção do cristal líquido. O vidro que não possui um filme polarizado na superfície deve ser esfregado com um polímero especial que criará sulcos microscópicos na superfície do filtro de vidro polarizado. As ranhuras devem estar na mesma direção do filme polarizado.

Agora temos que adicionar um revestimento de cristal de fase líquida pneumática em um dos filtros polarizadores do vidro polarizado. O canal microscópico faz com que a molécula da primeira camada se alinhe com a orientação do filtro. Quando o ângulo reto aparecer na peça da primeira camada, devemos adicionar uma segunda peça de vidro com o filme polarizado. O primeiro filtro será polarizado naturalmente conforme a luz o atinge no estágio inicial.

Assim, a luz viaja por cada camada e é guiada para a próxima com a ajuda de uma molécula. A molécula tende a mudar seu plano de vibração da luz para coincidir com seu ângulo. Quando a luz atinge a extremidade mais distante da substância de cristal líquido, ela vibra no mesmo ângulo da camada final da molécula. A luz só pode entrar no dispositivo se a segunda camada do vidro polarizado corresponder à camada final da molécula.

Como funcionam os LCDs?

O princípio por trás dos LCDs é que, quando uma corrente elétrica é aplicada à molécula de cristal líquido, a molécula tende a se torcer. Isso causa o ângulo da luz que está passando pela molécula do vidro polarizado e também causa uma mudança no ângulo do filtro polarizador superior. Como resultado, um pouco de luz pode passar pelo vidro polarizado através de uma área específica do LCD.

Assim, essa área específica ficará escura em comparação com outras. O LCD funciona com o princípio de bloqueio da luz. Durante a construção dos LCDs, um espelho refletido é disposto na parte de trás. Um plano de eletrodo é feito de óxido de índio-estanho que é mantido na parte superior e um vidro polarizado com um filme polarizador também é adicionado na parte inferior do dispositivo. A região completa do LCD deve ser envolvida por um eletrodo comum e acima dele deve estar a matéria de cristal líquido.

Em seguida, vem o segundo pedaço de vidro com um eletrodo em forma de retângulo na parte inferior e, na parte superior, outro filme polarizador. Deve-se considerar que ambas as peças são mantidas em ângulos retos. Quando não há corrente, a luz passa pela frente do LCD, é refletida pelo espelho e rebatida de volta. Como o eletrodo é conectado a uma bateria, a corrente proveniente dele fará com que os cristais líquidos entre o eletrodo de plano comum e o eletrodo em forma de retângulo se destorcam. Assim, a passagem da luz é bloqueada. Essa área retangular específica aparece em branco.

Como o LCD utiliza cristais líquidos e luz polarizada?

Um monitor de TV LCD utiliza o conceito de óculos de sol para operar seus pixels coloridos. No outro lado da tela LCD, há uma enorme luz brilhante que brilha na direção do observador. Na parte frontal da tela, ele inclui os milhões de pixels, onde cada pixel pode ser composto de regiões menores conhecidas como subpixels. Eles são coloridos com cores diferentes, como verde, azul e vermelho. Cada pixel na tela inclui um filtro de vidro polarizador na parte traseira e a parte frontal inclui 90 graus, então o pixel parece escuro normalmente.

Um pequeno cristal líquido nemático torcido está lá entre os dois filtros que controlam eletronicamente. Uma vez DESLIGADO, ele gira a luz para passar 90 graus, permitindo que a luz seja fornecida de maneira eficiente pelos dois filtros de polarização para que o pixel pareça brilhante. Uma vez ativado, ele não liga a luz porque está bloqueado pelo polarizador e o pixel parece escuro. Cada pixel pode ser controlado por meio de um transistor separado, ligando e desligando várias vezes a cada segundo.

Como escolher um LCD?

Geralmente, cada consumidor não tem muitas informações sobre os diferentes tipos de LCDs disponíveis no mercado. Portanto, antes de selecionar um LCD, eles coletam todos os dados como recursos, preço, empresa, qualidade, especificações, serviço, avaliações de clientes, etc. A verdade é que os promotores tendem a obter o benefício do fato de que a maioria dos clientes conduz extremamente no mínimo pesquise antes de comprar qualquer produto.

Em um LCD, o desfoque de movimento pode ser o efeito de quanto tempo uma imagem leva para alternar e ser exibida na tela. No entanto, esses dois incidentes mudam muito em um painel LCD individual, apesar da tecnologia primária de LCD. A seleção de um LCD com base na tecnologia subjacente deve ser mais em relação ao preço versus diferença preferencial, ângulos de visão e reprodução de cores do que o desfoque estimado caso contrário outras qualidades de jogo. A maior taxa de atualização, bem como o tempo de resposta, devem ser planejados em qualquer especificação do painel. Outra tecnologia de jogos como o strobe liga / desliga a luz de fundo rapidamente para diminuir a resolução.

Diferentes tipos de LCD

Os diferentes tipos de LCDs são discutidos abaixo.

Tela Twisted Nematic

A produção de LCDs TN (Twisted Nematic) pode ser feita com mais frequência e usar diferentes tipos de visores em todas as indústrias. Esses monitores são usados ​​com mais frequência por jogadores, pois são baratos e têm tempo de resposta rápido em comparação com outros monitores. A principal desvantagem desses monitores é que eles têm baixa qualidade, bem como taxas de contraste parciais, ângulos de visão e reprodução de cores. Mas, esses dispositivos são suficientes para as operações diárias.

Essas exibições permitem tempos de resposta rápidos, bem como taxas de atualização rápidas. Portanto, esses são os únicos monitores para jogos disponíveis com 240 hertz (Hz). Esses monitores têm contraste e cor pobres devido ao dispositivo de torção não preciso, caso contrário, preciso.

Visor de comutação no plano

Os monitores IPS são considerados os melhores LCD porque fornecem boa qualidade de imagem, ângulos de visão mais altos, precisão e diferença de cores vibrantes. Esses monitores são usados ​​principalmente por designers gráficos e, em algumas outras aplicações, os LCDs precisam dos padrões de potencial máximo para a reprodução de imagens e cores.

Painel de Alinhamento Vertical

Os painéis de alinhamento vertical (VA) ficam em qualquer lugar no centro entre Twisted Nematic e a tecnologia de painel de comutação no plano. Esses painéis têm os melhores ângulos de visão, bem como reprodução de cores com recursos de qualidade superior em comparação com monitores do tipo TN. Esses painéis têm um baixo tempo de resposta. Mas, estes são muito mais razoáveis ​​e apropriados para o uso diário.

A estrutura deste painel gera pretos mais profundos, bem como cores melhores em comparação com a tela nemática torcida. E vários alinhamentos de cristal podem permitir ângulos de visão melhores em comparação com telas do tipo TN. Esses monitores chegam com uma compensação porque são caros em comparação com outros monitores. E também têm tempos de resposta lentos e baixas taxas de atualização.

Comutação avançada de campo marginal (AFFS)

Os LCDs AFFS oferecem o melhor desempenho e uma ampla gama de reprodução de cores em comparação com os monitores IPS. As aplicações do AFFS são muito avançadas porque podem reduzir a distorção da cor sem comprometer o amplo ângulo de visão. Normalmente, este display é usado em ambientes altamente avançados e profissionais, como nas cabines de aviões viáveis.

Telas de matriz passiva e ativa

Os LCDs do tipo matriz passiva funcionam com uma grade simples, de forma que a carga pode ser fornecida a um pixel específico no LCD. A grade pode ser projetada com um processo silencioso e começa por meio de dois substratos conhecidos como camadas de vidro. Uma camada de vidro fornece colunas, enquanto a outra fornece linhas que são projetadas usando um material condutor transparente como óxido de índio-estanho.

Nesta tela, as linhas, de outra forma, as colunas são vinculadas aos CIs para controlar sempre que a carga é transmitida na direção de uma linha ou coluna específica. O material do cristal líquido é colocado entre as duas camadas de vidro, onde no lado externo do substrato, um filme polarizador pode ser adicionado. O IC transmite uma carga pela coluna exata de um único substrato e o solo pode ser ligado na linha exata do outro para que um pixel possa ser ativado.

O sistema de matriz passiva tem grandes desvantagens, particularmente o tempo de resposta é o controle de tensão lento e impreciso. O tempo de resposta da tela se refere principalmente à capacidade da tela de atualizar a imagem exibida. Nesse tipo de tela, a maneira mais simples de verificar o tempo de resposta lento é mudar o ponteiro do mouse rapidamente de uma face da tela para a outra.

Os LCDs de matriz ativa dependem principalmente de TFT (transistores de película fina). Esses transistores são pequenos transistores chaveadores, bem como capacitores que são colocados dentro de uma matriz sobre um substrato de vidro. Quando a linha adequada é ativada, uma carga pode ser transmitida pela coluna exata para que um pixel específico possa ser endereçado, porque todas as linhas adicionais que a coluna intersecta são desligadas, simplesmente o capacitor próximo ao pixel designado recebe uma carga .

O capacitor mantém o suprimento até o ciclo de atualização subsequente e se controlarmos cuidadosamente a soma da voltagem fornecida a um cristal, então podemos destorcer simplesmente para permitir a passagem de alguma luz. Atualmente, a maioria dos painéis oferece brilho com 256 níveis para cada pixel.

Como funcionam os pixels coloridos em LCDs?

Na parte traseira da TV, uma luz brilhante é conectada, enquanto na parte frontal há muitos quadrados coloridos que serão LIGADOS / DESLIGADOS. Aqui, vamos discutir como cada pixel colorido é LIGADO / DESLIGADO:

Como os pixels do LCD foram desligados

  • No LCD, a luz viaja da parte traseira para a parte frontal
  • Um filtro de polarização horizontal à frente da luz bloqueará todos os sinais de luz, exceto aqueles que vibram horizontalmente. O pixel da tela pode ser desligado por um transistor, permitindo o fluxo de corrente através de seus cristais líquidos, o que faz com que os cristais se separem e o suprimento de luz através deles não muda.
  • Sinais de luz saem dos cristais líquidos para vibrar horizontalmente.
  • Um filtro polarizador do tipo vertical à frente dos cristais líquidos bloqueará todos os sinais de luz, exceto aqueles sinais que vibram verticalmente. A luz que está vibrando horizontalmente viajará através dos cristais líquidos de forma que eles não possam chegar durante o filtro vertical.
  • Nesta posição, a luz não pode alcançar a tela LCD porque o pixel está escuro.

Como os pixels do LCD ligaram

  • A luz forte na parte traseira da tela brilha como antes.
  • O filtro de polarização horizontal à frente da luz bloqueará todos os sinais de luz, exceto aqueles que vibram horizontalmente.
  • Um transistor ativa o pixel desligando o fluxo de eletricidade nos cristais líquidos para que os cristais possam girar. Esses cristais giram os sinais de luz em 90 ° conforme eles se movem.
  • Os sinais de luz que fluem para os cristais líquidos que vibram horizontalmente sairão deles para vibrar verticalmente.
  • O filtro polarizador vertical à frente dos cristais líquidos bloqueará todos os sinais de luz, exceto aqueles que vibram verticalmente. A luz que está vibrando verticalmente sairá dos cristais líquidos, agora pode adquirir através do filtro vertical.
  • Uma vez que o pixel é ativado, ele dá cor ao pixel.

Diferença entre Plasma e LCD

Tanto as telas de plasma quanto as de LCD são semelhantes, porém, funcionam de maneira totalmente diferente. Cada pixel é uma lâmpada fluorescente microscópica que brilha através do plasma, enquanto o plasma é um tipo de gás extremamente quente onde os átomos são soprados separadamente para formar elétrons (carregados negativamente) e íons (carregados positivamente). Esses átomos fluem muito livremente e geram um brilho de luz assim que caem. O design da tela de plasma pode ser muito maior em comparação com as TVs CRO (tubo de raios catódicos) comuns, mas são muito caras.

Vantagens

O vantagens da tela de cristal líquido inclui o seguinte.

  • LCDs consomem menos quantidade de energia em comparação com CRT e LED
  • Os LCDs consistem em alguns microwatts para exibição em comparação com alguns mil watts para LEDs
  • LCDs são de baixo custo
  • Oferece excelente contraste
  • LCDs são mais finos e leves quando comparados ao tubo de raios catódicos e LED

Desvantagens

O desvantagens da tela de cristal líquido inclui o seguinte.

  • Requer fontes de luz adicionais
  • A faixa de temperatura é limitada para operação
  • Baixa confiabilidade
  • A velocidade é muito baixa
  • LCDs precisam de um conversor de frequência

Formulários

As aplicações da tela de cristal líquido incluem o seguinte.

A tecnologia de cristal líquido tem grandes aplicações no campo da ciência e engenharia, bem como dispositivos eletrônicos .

  • Termômetro de cristal líquido
  • Imagem ótica
  • A tecnologia de display de cristal líquido também é aplicável na visualização das ondas de radiofrequência no guia de ondas
  • Usado em aplicações médicas

Poucos monitores baseados em LCD

Poucos visores baseados em LCD

Portanto, trata-se de uma visão geral do LCD e a estrutura deste da parte traseira para a parte frontal pode ser feita usando backlights, sheet1, cristais líquidos, sheet2 com filtros de cores e tela. Os visores de cristal líquido padrão usam backlights como CRFL (lâmpadas fluorescentes de cátodo frio). Essas luzes são dispostas de forma consistente na parte traseira da tela para fornecer iluminação confiável em todo o painel. Portanto, o nível de brilho de todos os pixels na imagem terá brilho igual.

Espero que você tenha um bom conhecimento de visor de cristal líquido . Aqui deixo uma tarefa para você. Como um LCD faz a interface com um microcontrolador? além disso, qualquer dúvida sobre este conceito ou projeto elétrico e eletrônicoDeixe sua resposta na seção de comentários abaixo.

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