LCD (Liquid Crystal Display) to rodzaj płaskiego wyświetlacza, który wykorzystuje ciekłe kryształy w swojej podstawowej formie działania. Wyświetlacze LED mają duży i zróżnicowany zestaw zastosowań dla konsumentów i firm, ponieważ można je powszechnie znaleźć w smartfonach, telewizorach, monitorach komputerowych i tablicach rozdzielczych.
LCD były dużym skokiem w zakresie technologii, które zastąpiły, a które obejmowały wyświetlacze z diodami elektroluminescencyjnymi (LED) i gazowo-plazmowe. Dzięki LCD wyświetlacze mogą być znacznie cieńsze niż w przypadku technologii kineskopowej (CRT). Wyświetlacze LCD zużywają znacznie mniej energii niż wyświetlacze LED i gazowo-plazmowe, ponieważ działają na zasadzie blokowania światła, a nie jego emitowania. Podczas gdy dioda LED emituje światło, ciekłe kryształy w LCD wytwarzają obraz za pomocą podświetlenia.
W miarę jak wyświetlacze LCD zastępują starsze technologie wyświetlania, zaczęły być zastępowane przez nowe technologie wyświetlania, takie jak OLED.
Jak działają wyświetlacze LCD
Wyświetlacz składa się z milionów pikseli. Jakość wyświetlacza zwykle odnosi się do liczby pikseli; na przykład, wyświetlacz 4K składa się z 3840 x2160 lub 4096×2160 pikseli. Piksel składa się z trzech subpikseli: czerwonego, niebieskiego i zielonego – zwanych potocznie RGB. Gdy subpiksele w pikselu zmieniają kombinacje kolorów, można uzyskać inny kolor. Gdy wszystkie piksele na wyświetlaczu współpracują ze sobą, wyświetlacz może tworzyć miliony różnych kolorów. Gdy piksele są szybko włączane i wyłączane, tworzony jest obraz.
Sposób sterowania pikselami jest inny w każdym typie wyświetlacza; CRT, LED, LCD i nowsze typy wyświetlaczy kontrolują piksele w inny sposób. W skrócie, wyświetlacze LCD są oświetlane przez podświetlenie, a piksele są włączane i wyłączane elektronicznie przy użyciu ciekłych kryształów do obracania spolaryzowanego światła. Filtr ze szkła polaryzacyjnego jest umieszczony przed i za wszystkimi pikselami, przedni filtr jest umieszczony pod kątem 90 stopni. Pomiędzy obydwoma filtrami znajdują się ciekłe kryształy, które mogą być elektronicznie włączane i wyłączane.
LCD są wykonane z pasywną matrycą lub aktywną matrycą. Aktywna matryca LCD jest również znana jako wyświetlacz TFT (thin film transistor). Pasywna matryca LCD ma siatkę przewodników z pikselami umieszczonymi w każdym punkcie przecięcia siatki. Prąd jest przesyłany przez dwa przewodniki na siatce, aby kontrolować światło dla każdego piksela. Matryca aktywna ma tranzystor umieszczony na każdym przecięciu pikseli, co wymaga mniejszego prądu do sterowania luminancją piksela. Z tego powodu prąd w wyświetlaczu z aktywną matrycą może być włączany i wyłączany częściej, poprawiając czas odświeżania ekranu.
Niektóre wyświetlacze LCD z pasywną matrycą mają podwójne skanowanie, co oznacza, że skanują siatkę dwa razy prądem w tym samym czasie, który był potrzebny na jedno skanowanie w oryginalnej technologii. Jednakże, aktywna matryca jest nadal lepszą technologią z tych dwóch.
Typy LCD
Typy LCD obejmują:
- Twisted Nematic (TN)- które są niedrogie, a jednocześnie mają wysokie czasy reakcji. Jednak wyświetlacze TN mają niskie współczynniki kontrastu, kąty widzenia i kontrasty kolorów.
- Wyświetlacze IPS (IPS Panels)- które mogą pochwalić się znacznie lepszymi współczynnikami kontrastu, kątami widzenia i kontrastem kolorów w porównaniu do wyświetlaczy LCD TN.
- Panele z pionowym wyrównaniem (VA Panels)- które są postrzegane jako średnia jakość pomiędzy wyświetlaczami TN i IPS.
- Advanced Fringe Field Switching (AFFS)- który jest najlepszym wykonawcą w porównaniu do wyświetlaczy IPS w zakresie reprodukcji kolorów.
LCD vs OLED vs QLED
LCD są obecnie wyprzedzane przez inne technologie wyświetlania, ale nie są całkowicie pozostawione w przeszłości. Stopniowo LCD są zastępowane przez OLED, czyli organiczne diody elektroluminescencyjne.
OLED wykorzystują pojedynczy szklany lub plastikowy panel, w porównaniu do LCD, który wykorzystuje dwa. Ponieważ OLED nie potrzebuje podświetlenia, jak LCD, urządzenia OLED, takie jak telewizory, są zazwyczaj znacznie cieńsze i mają znacznie głębszą czerń, ponieważ każdy piksel w wyświetlaczu OLED jest indywidualnie oświetlony. Jeśli ekran LCD jest w większości czarny, ale tylko niewielka część musi być podświetlona, cały tylny panel jest nadal podświetlony, co prowadzi do wycieku światła z przodu wyświetlacza. Ekran OLED pozwala tego uniknąć, a także zapewnia lepszy kontrast i kąty widzenia oraz mniejsze zużycie energii. W przypadku plastikowego panelu, wyświetlacz OLED może być zginany i składany nad sobą i nadal działać. Można to zaobserwować w smartfonach, takich jak kontrowersyjny Galaxy Fold; lub w iPhone X, który zgina dolną część wyświetlacza nad sobą, aby kabel taśmowy wyświetlacza mógł sięgnąć w kierunku telefonu, eliminując potrzebę dolnej ramki.
Jednakże wyświetlacze OLED są zwykle droższe i mogą cierpieć z powodu wypalenia, tak jak wyświetlacze plazmowe.
QLED to skrót od quantum light-emitting diode i quantum dot LED. Wyświetlacze QLED zostały opracowane przez firmę Samsung i można je znaleźć w nowszych telewizorach. QLED działają najbardziej podobnie do LCD i nadal mogą być uważane za rodzaj LCD. Wyświetlacze QLED dodają warstwę kropek kwantowych do wyświetlacza LCD, co znacznie zwiększa kolor i jasność w porównaniu z innymi wyświetlaczami LCD. Warstwa kropek kwantowych składa się z małych kryształowych cząstek półprzewodnikowych. Kryształowe cząstki półprzewodników mogą być kontrolowane pod kątem ich wydajności kolorystycznej.
Podejmując decyzję między wyświetlaczem QLED a OLED, wyświetlacze QLED mają znacznie większą jasność i nie są podatne na wypalanie. Jednak wyświetlacze OLED nadal mają lepszy współczynnik kontrastu i głębszą czerń niż QLED.