Οι οθόνες υγρών κρυστάλλων (Liquid Crystal Display)(σχ 7), είναι η πιο διαδεδομένη μορφή επίπεδης οθόνης, με χιλιάδες κυριολεκτικά εφαρμογές. Θα τις βρείτε σε οποιαδήποτε σύγχρονη ηλεκτρονική συσκευή που πρέπει να απεικονίσει κάποιου είδους πληροφορία, με κλασικότερο ίσως παράδειγμα τις αριθμομηχανές. Στον κόσμο των υπολογιστών πρωτοεμφανίστηκαν μαζί με τους φορητούς υπολογιστές και ήταν μονόχρωμες. Από τα φορητά συστήματα, οι οθόνες πέρασαν στα επιτραπέζια PCs, προσφέροντας μία εναλλακτική λύση έναντι των κλασικών monitors, με σημαντικά πλεονεκτήματα, αλλά και εξίσου σημαντικά μειονεκτήματα. Τώρα πλέον χρησιμοποιούνται και σαν οθόνες τηλεοράσεων.
Οι βασικές αρχές λειτουργίας
Οι αρχές λειτουργίας των οθονών LCD στηρίζονται στην πόλωση του φωτός. Το φως είναι ένα εγκάρσιο κύμα, ταλαντεύεται δηλαδή κάθετα από την διεύθυνση μετάδοσής του. Φανταστείτε την ταλάντωση ενός καλά τεντωμένου σύρματος όταν το κτυπήσετε με δύναμη, για να έχετε μία παραστατική εικόνα. Η διεύθυνση της ταλάντωσης (η πόλωση) στο φυσικό ή τεχνητό φως είναι τυχαία προς κάθε διεύθυνση, αλλά πάντα στο κάθετο προς την διεύθυνση μετάδοσης επίπεδο. Το τεντωμένο σύρμα μπορεί να ταλαντεύεται πάνω-κάτω, δεξιά-αριστερά, διαγώνια, αλλά ποτέ εμπρός-πίσω.
Ένα φίλτρο πόλωσης, επιτρέπει την διέλευση του φωτός που ταλαντεύεται προς μία μόνο διεύθυνση, μόνο κάθετα ή μόνο οριζόντια, για παράδειγμα, αποκλείοντας το φως που ταλαντεύεται προς κάθε άλλη διεύθυνση. Αν κατασκευαστεί μία διάταξη με δύο φίλτρα διαφορετικής πόλωσης, ένα κάθετης και ένα οριζόντιας, τότε το φως δεν μπορεί να διέλθει ανάμεσά τους. Όσο φως περνά από το πρώτο φίλτρο, παγιδεύεται στο δεύτερο. Αν ωστόσο, τα φίλτρα έχουν την ίδια πόλωση, τότε μπορεί να διέλθει όσο φως έχει την ίδια πόλωση με αυτά.
Ένας υγρός κρύσταλλος είναι μία ελεγχόμενη από ηλεκτρικό πεδίο διάταξη, η οποία μπορεί να αλλάζει ή να μη αλλάζει την πόλωση του φωτός που περνά μέσα απ' αυτό, ανάλογα με τον προσανατολισμό των μορίων του και ο οποίος ελέγχεται από την εφαρμογή ενός ηλεκτρικού πεδίου. Αν μία δέσμη πολωμένου φωτός περάσει μέσα από έναν υγρό κρύσταλλο, ο κρύσταλλος "συστρέφει" το ήδη πολωμένο φως κατά 90 μοίρες αν δεν εφαρμοστεί πεδίο ή δεν το συστρέφει αν εφαρμοστεί. Το σχήμα 8 παρουσιάζει μία τέτοια βασική διάταξη, όπου ο υγρός κρύσταλλος έχει "πακεταριστεί" ανάμεσα σε 2 γυάλινα και προσεκτικά χαραγμένα πλακίδια, χωρίς να εφαρμόζεται πεδίο.
Μία οθόνη υγρών κρυστάλλων είναι δηλαδή, ο συνδυασμός δύο φίλτρων πόλωσης και μίας διάταξης υγρών κρυστάλλων, όπως παρουσιάζεται στην εικόνα που ακολουθεί.
Σ' αυτή την βασική οθόνη, μία διάταξη υγρών κρυστάλλων τοποθετείται ανάμεσα σε δύο πολωτικά φίλτρα, σε κάθετη μεταξύ τους διάταξη. Το ηλεκτρικό πεδίο δημιουργείται από τη εφαρμογή μίας τάσης ελέγχου στα γυάλινα πλακίδια, και χρησιμοποιείται μία πηγή φωτός στο πίσω μέρος της οθόνης (backlight).
Αν δεν εφαρμοστεί ηλεκτρικό πεδίο (τάση ελέγχου), το πρώτο φίλτρο στα αριστερά επιτρέπει την διέλευση μόνο του κάθετα πολωμένου φωτός, ο υγρός κρύσταλλος αλλάζει την πόλωση σε οριζόντια και τελικά το φως περνά μέσα από "οριζόντιο" δεξί φίλτρο.
Αν εφαρμοστεί τάση, από το πρώτο φίλτρο θα περάσει κάθετα πολωμένο φως, ο υγρός κρύσταλλος δεν θα αλλάξει την πόλωση, η οποία θα παραμείνει έτσι κάθετη και το φως δεν θα περάσει από το δεύτερο φίλτρο. Επομένως σ' αυτή την διάταξη, η οθόνη φωτοβολεί αν δεν εφαρμοστεί τάση και παραμένει σκοτεινή, αν εφαρμοστεί. Αλλάζοντας την διάταξη των φίλτρων, μία οθόνη υγρών κρυστάλλων θα μπορούσε να συμπεριφέρεται ακριβώς αντίθετα. Επειδή ωστόσο οι οθόνες των υπολογιστών, τηλεοράσεων εκπέμπουν φως στο μεγαλύτερο διάστημα της λειτουργίας τους και για να εξοικονομείται ενέργεια, προτιμάται η πρώτη διάταξη.
