Wie Flüssigkristall funktioniert

Flüssigkristall-Displays (LCDs) sind ein integraler Bestandteil unseres Alltags geworden, von Smartphones und Fernsehern bis hin zu Computermonitoren undDigitale SignageDiese Displays bieten hochauflösende Bilder mit lebendigen Farben und ausgezeichneten Betrachtungswinkeln. Aber haben Sie sich schon einmal gefragt, wie die LCD-Moleküle funktionieren, um so atemberaubende Bilder zu erstellen?

Im Herzen eines LCD befinden sich Flüssigkristallmoleküle, die einzigartig in ihrer Fähigkeit sind, sich in einer bestimmten Richtung auszurichten, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt sind. Diese Moleküle bestehen aus langen, stabähnlichen Strukturen, die sowohl flüssige als auch feste Eigenschaften haben. In ihrem natürlichen Zustand sind die Flüssigkristallmoleküle zufällig orientiert, was zu einem dunklen Erscheinen führt, wenn Licht durch sie hindurchgeht.

Um zu verstehen, wie LCD-Moleküle funktionieren, werfen wir einen genaueren Blick auf die Grundstruktur einesLCD-BildschirmEs besteht aus zwei Glasplatten mit einer dünnen Schicht von Flüssigkristallmaterial zwischen ihnen. Die Innenfläche jeder Glasplatte ist mit einer transparenten Elektrode beschichtet, die es ermöglicht, ein elektrisches Feld über die Flüssigkristallschicht aufzutragen.

Die Flüssigkristallmoleküle in einem LCD sind typischerweise von zwei Arten: verdrehter nematischer (TN) und vertikaler Ausrichtung (VA). In einem TN-LCD werden die Moleküle in einem bestimmten Winkel, normalerweise 90 Grad, zwischen den beiden Glasplatten ausgerichtet, wenn kein elektrisches Feld aufgebracht wird. Diese verdrehte Anordnung ermöglicht es Licht, durch die Flüssigkristallschicht zu gelangen und den Betrachter zu erreichen. (Video hier ansehen)

Wenn ein elektrisches Feld auf das TN-LCD aufgebracht wird, beginnen die Flüssigkristallmoleküle sich zu entwirren und sich parallel zum elektrischen Feld auszurichten. Diese Neuausrichtung ändert die Polarisierung des Lichts, das durch die Flüssigkristallschicht geht, und verhindert effektiv, dass es den Betrachter erreicht. Durch die Steuerung des elektrischen Feldes kann die Lichtmenge, die durch das LCD passiert, genau reguliert werden, was zu unterschiedlichen Helligkeitsgraden führt.

Andererseits funktionieren VA LCDs anders. In einem VA-LCD werden die Flüssigkristallmoleküle zunächst senkrecht zu den Glasplatten vertikal ausgerichtet. Wenn ein elektrisches Feld aufgebracht wird, neigen die Moleküle, so dass Licht durch die Flüssigkristallschicht passiert. Ähnlich wie TN-LCDs kann der Neigungsgrad durch Einstellung des elektrischen Feldes gesteuert werden, wodurch die Helligkeit gesteuert wird.

To further enhance the performance of LCDs, additional components such as color filters and backlighting systems are incorporated. Color filters are used to create the desired color gamut by selectively filtering light passing through the liquid crystal layer. Backlighting systems, typically composed of LEDs, provide the necessary illumination for the LCD panel.

In summary, LCD molecules work by manipulating the alignment of liquid crystal structures through the application of an electric field. This controlled realignment allows the LCD to regulate the passage of light, resulting in the display of images and videos. The ability to precisely control the orientation of liquid crystal molecules has made LCDs one of the most popular display technologies, offering high-quality visuals in a wide range of devices.