Ciekłe kryształy: od odkrycia po ekrany codzienne

Wyobraź sobie świat, w którym wyraźne zdjęcia w telewizji, jasny wyświetlacz w telefonie, a nawet kolorowe ekrany na cyfrowych billboardach pochodzą z tego samego źródła.Ten świat jest prawdziwy, dzięki naukom ciekłego kryształów - specjalnego materiału, który działa zarówno na stałe, jak i ciecz.Ciekłe kryształy zostały odkryte ponad sto lat temu i od tego czasu stały się kręgosłupem nowoczesnej technologii wyświetlania.To, co zaczęło się jako ciekawa obserwacja substancji, która zdawała się topić dwukrotnie, wyrosło na zaawansowane wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD), których używamy każdego dnia.W tym artykule zbadamy odkrycie, wzrost i wiele zastosowań ciekłych kryształów, pokazując, jak ten niegdyś tajemniczy materiał stał się wspólną częścią naszego codziennego życia.

Katalog

Rysunek 1: Zbliżenie obrazu ciekłego kryształów pod mikroskopem

Odkrycie ciekłych kryształów

Historia ciekłych kryształów rozpoczęła się w 1888 r., Kiedy Friedrich Reinitzer, austriacki botanik, eksperymentował ze związkiem zwanym benzoesem cholesterylu, znalezionym w marchwi.Podczas swoich badań Reinitzer zauważył coś niezwykłego.Gdy ogrzewał związek, wydawało się, że stopi się dwa razy.Po pierwsze, w 294 ° F (145 ° C) substancja stopiła się w mętną ciecz.Następnie, gdy temperatura wzrosła do 353 ° F (179 ° C), stała się czystą cieczą.To, co sprawiło, że jest to jeszcze bardziej fascynujące, było to, jak mętna ciecz oddziaływała ze światłem - może odbijać spolaryzowane światło, a nawet zmienić jego kierunek.

Niepewny, co widział, Reinitzer poprosił niemieckiego fizyka Otto Lehmanna o pomoc.Pod mikroskopem Lehmanna pochmurna ciecz wykazywała małe struktury, które sugerowały, że materiał miał cechy zarówno cieczy, jak i ciał stałych.Wypłynął jak ciecz, ale miał także zorganizowaną strukturę jak ciało stałe.Dalsze badania Lehmanna doprowadziły go do ważnego wniosku: był to nowy stan materii, który nazwał „ciekłym kryształem”.

Zrozumienie ciekłych kryształów i ich zastosowań

Ciekłe kryształy to specjalne materiały, które mają cechy zarówno ciał stałych, jak i cieczy.Nie można ich tylko znaleźć w laboratoriach;Można je również znaleźć w wielu naturalnych substancjach.Na przykład ciekłe kryształy istnieją w skorupkach chrząszczych, DNA, ludzkich kościach, drewnie, a nawet ślimaku.Naukowcy byli zafascynowani tymi materiałami i głęboko je zbadali, aby dowiedzieć się, w jaki sposób można je wykorzystać w technologii.

Wielki krok do przodu w zrozumieniu ciekłych kryształów nastąpił na początku lat 60. XX wieku, dzięki chemikowi Richardowi Williamsowi w RCA Laboratories.Zauważył, że kiedy nałożył pole elektryczne do cienkiej warstwy ciekłej kryształów, sprawiło, że utworzyły one wzory w paski, które później nazywano „domenami Williamsa”.Odkrycie to odegrało ważną rolę w opracowywaniu technologii ciekłokrystalicznej (LCD).

Był jednak problem: ciekłe kryształy potrzebowały prawidłowego działania wysokich temperatur, co utrudniało je w codziennych urządzeniach elektronicznych.Wysokie temperatury utrudniały wprowadzenie tej technologii w prawdziwy świat.

To wyzwanie ostatecznie pokonał George H. Heilmeier, inny naukowiec z RCA, który współpracował z chemikami Joelem E. Goldmacherem i Josephem A. Castellano.Dowiedzieli się, że zmieniając strukturę cząsteczek ciekłokrystalicznych - szczególnie poprzez dostosowanie liczby atomów węgla - mogłyby sprawić, by ciekłe kryształy działały w temperaturze pokojowej.Odkrycie to pozwoliło im stworzyć pierwsze wyświetlacze ciekłokrystaliczne, które można by wykorzystać w codziennej elektronice.

Możliwość działania w temperaturze pokojowej umożliwiła szerokie stosowanie technologii ciekłokrystalicznych.Dzisiaj LCD są wszędzie - w telewizorach, monitorach komputerowych, smartfonach i zegarkach cyfrowych.Rozwój technologii ciekłokrystalicznej pokazuje, w jaki sposób staranne badanie i rozwiązywanie problemów mogą prowadzić do nowych wynalazków, które zmieniają sposób życia.

Wczesny rozwój technologii LCD

Wczesny rozwój technologii wyświetlacza ciekłokrystalicznego (LCD) rozpoczął się od zastosowania metody zwanej trybem rozpraszania dynamicznego (DSM).Ta metoda działała poprzez zastosowanie ładunku elektrycznego do cząsteczek ciekłokrystalicznych, co spowodowało ich przesunięcie i rozproszenie światła.To rozpraszanie światła stworzyło widoczne obrazy, dzięki czemu DSM jest podstawą pierwszych działających LCD.W 1969 r. RCA wprowadziło pierwsze komercyjne produkty LCD, takie jak animowane wyświetlacze reklamowe, lusterki wsteczne, które zmniejszyły olśniewanie i odczyty pompy benzynowej.Te wczesne zastosowania pokazały, co może zrobić technologia LCD, i przygotować grunt pod dalszą poprawę.

W tym samym czasie James Fergason i jego zespół w Westinghouse Electric Corporation poczynili postępy w badaniu właściwości związanych z ciepłem ciekłych kryształów.Ich badania doprowadziły do ​​nowych pomysłów, takich jak termometry i urządzenia ciekłokrystaliczne do obrazowania optycznego.Fergason na tym nie zatrzymał się;Następnie założył Międzynarodową firmę Liquid Crystal Company (Ilixco), która odegrała ważną rolę na rynku LCD.Jednym z godnych uwagi produktów Ilixco był pierwszy zegarek LCD, produkt, który pokazał, jak przydatna i zbywalna może być technologia LCD.

Jak działają LCDS?

Ryc. 2: Schemat warstw i składników LCD (wyświetlacz ciekłokrystaliczny)

Obraz pokazuje, w jaki sposób złożony jest wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD) i jak działa, aby tworzyć zdjęcia na ekranie.Z przodu znajduje się ramka, która jest ramką, która utrzymuje wyświetlacz na miejscu.Za ramką znajduje się szkło osłony, warstwa ochronna, którą dotykasz podczas korzystania z wyświetlacza.Pod szkłem pokrywy znajduje się powierzchnia wyświetlacza, w której utworzone są obrazy, które widzisz.

Pod powierzchnią wyświetlacza znajduje się filtr kolorów RGB, który dzieli światło na czerwone, zielone i niebieskie części.Te kolory mieszają się na różne sposoby, aby stworzyć pełną gamę kolorów na ekranie.Warstwa ciekłokrystalicznego znajduje się poniżej tego filtra.Ciekłe kryształy w tej warstwie są kontrolowane przez energię elektryczną, która zmienia pozycję na blokowanie lub przepuszczanie światła.Warstwy polaryzacyjne wokół warstwy ciekłej krystalicznej pomagają zarządzać światłem, które przechodzi.

Z tyłu wyświetlacza znajduje się podświetlenie, które oświetla ekran.Niektóre projekty mają również lustro za podświetleniem, aby odbijać światło z powrotem na ekran, co czyni go jaśniejszym.

LCD działają, kontrolując, jak światło przechodzi przez te warstwy, aby tworzyć obrazy.Każda drobna kropka na ekranie, zwana pikselem, jest podzielona na trzy mniejsze części (subpikselki) - jeden czerwony, jeden zielony i jeden niebieski, jak pokazano w filtrze kolorów RGB na obrazie.Dostosowując, jak jasne jest każde subpiksel, ekran może wyświetlać różne kolory.

Podświetlenie, pokazane z tyłu z obrazu, świeci światłem przez warstwy ekranu.Ciekłe kryształy, pod wpływem prądu elektrycznego, decydują o tym, ile światła się przechodzi, co z kolei wpływa na jasność i kolor widzianego obrazu.Obraz wyraźnie pokazuje, jak każda część, od podświetlenia do filtra RGB, współpracuje razem, aby utworzyć ostateczne zdjęcie na ekranie.

Istnieją dwa podstawowe typy technologii LCD: matryca pasywna i macierz aktywna.

Rysunek 3: Matryca pasywna LCD Pixel Siatka

W macierzy pasywnej LCD piksele są ułożone w siatce, z poziomymi i pionowymi liniami przecinającymi się na każdym pikselu.Linie pionowe nazywane są elektrodami pionowymi, a linie poziome nazywane są elektrodami poziomymi.Elektrody te są podłączone do warstwy podłoża, która obsługuje strukturę LCD.

Gdy elektryczność jest nakładana do określonego rzędu i kolumny, elektrody na tym przecięciu aktywują ciekłok kryształ na tym konkretnym pikselu.Ciekawy kryształ zmienia jego wyrównanie w odpowiedzi na ładunek elektryczny, umożliwiając przechodzenie przez światło lub blokowanie.To światło przechodzi następnie przez filtr kolorów, aby stworzyć pożądany kolor.

Warstwy polaryzacyjne, jedna przed warstwą ciekłokrystaliczną i jedną później, pomagają kontrolować orientację światła.Gdy światło przechodzi przez te polaryzery i warstwę ciekłokrystaliczną, obraz zaczyna się tworzyć.Proces wymaga skanowania całej siatki według wiersza, co może spowolnić czas reakcji wyświetlacza.

Ze względu na tę metodę skanowania z rzędu, pasywna macierz LCD zwykle mają wolniejsze czasy reakcji.Może to prowadzić do rozmycia szybko poruszających się obrazów, dzięki czemu te wyświetlacze są mniej odpowiednie do zadań wymagających ostrych, wysokiej jakości wizualizacji.

Rycina 4: Aktywna macierz LCD ze strukturą tranzystora cienkiego filmu (TFT)

W aktywnej macierzy LCD, znanej również jako wyświetlacz tranzystora cienkiego filmu (TFT), każdy piksel na ekranie ma własny tranzystor i kondensator.Komponenty te są wbudowane w podłoże szklane i działają jako małe przełączniki, które precyzyjnie kontrolują wyrównanie ciekłego kryształów przy każdym pikselu.

Tranzystory są podłączone do elektrod pionowych i poziomych, które są znane jako linie danych i linie adresów.Gdy energia elektryczna przepływa przez te linie, aktywuje tranzystory, które z kolei kontrolują ciekłe kryształy przy określonych pikselach.Elektrodę spustową i elektrodę źródłową na schemacie pokazują, gdzie prąd elektryczny wchodzi i wychodzi z tranzystora.

Ta konfiguracja umożliwia indywidualnie kontrolowanie każdego piksela, a nie skanowanie wiersza według wiersza, jak w Matrix LCDS.W rezultacie ekran może zmieniać obrazy szybciej i z lepszą dokładnością, prowadząc do ostrzejszych, wyraźniejszych obrazów, nawet przy wyświetlaniu szybko poruszających się treści.

Polaryzatory i dyfuzor służą do zarządzania światłem pochodzącym z podświetlenia.Polaryzatory kontrolują kierunek światła, podczas gdy dyfuzor równomiernie rozkłada światło na ekran.Następnie filtr kolorów dostosowuje światło, aby wytworzyć odpowiednie kolory.

Z powodu tej indywidualnej kontroli pikseli, aktywna macierzy LCD są znacznie szybsze i wytwarzają obrazy wyższej jakości niż LCD macierzy pasywnych.To sprawia, że ​​są one dobrze odpowiednie do wyświetlaczy i urządzeń o wysokiej rozdzielczości, w których potrzebna jest wyraźna, ostra jakość obrazu.

Różne typy LCD

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD) występują w różnych formach, każda z unikalnymi cechami, które sprawiają, że lepiej je odpowiednio do określonych zadań.Główne typy obejmują skręcone nematyczne (TN), przełączanie w płaszczyźnie (IPS), wyrównanie pionowe (VA) i zaawansowane przełączanie pola frędzlowego (AFFS).Zrozumienie różnic między tymi typami może pomóc Ci wybrać odpowiedni wyświetlacz dla Twoich potrzeb.

Skręcone nematyczne (TN) LCDS

Rysunek 5: Skręcona struktura wyświetlacza LCD (TN)

Wyświetlacze skręcone nematyczne (TN) są szeroko stosowanym typem LCD, szczególnie w bardziej przystępnych cenach.Wyświetlacze te działają poprzez skręcenie cząsteczek ciekłokrystalicznych między warstwami w celu kontrolowania światła przechodzącego przez ekran.

Na wyświetlaczu TN, gdy elektryczność jest nakładana na przezroczyste elektrody, powoduje przekręcenie cieczy, pozwalając na przenikanie lub blokowanie światła.Gdy ciekłe kryształy są skręcone, światło przechodzi przez obie polaryzery, co powoduje jasny lub biały wyświetlacz.Kiedy kryształy nie są skręcone, blokują światło, prowadząc do ciemniejszego lub czarnego wyświetlacza.Ten wykręca i rozpuszczenie procesu zdarza się szybko, dlatego panele TN są znane z szybkich czasów reakcji.To sprawia, że ​​nadają się do szybko poruszających się treści, takich jak gry wideo, w których potrzebne jest rozmycie ruchu.

Wyświetlacze TN są również tańsze w produkcji, co czyni je powszechnymi w urządzeniach przyjaznych dla budżetu.Mają jednak pewne wady.Panele TN często zmagają się z dokładnością kolorów, kontrastem i wizuami.Jeśli wyświetlisz ekran z boku lub pod kątem, obraz może wyglądać na wyblakły lub wyprany.Pomimo tych wad panele TN pozostają popularne ze względu na ich szybki czas reakcji i przystępność cenową.

LCD przełączania w płaszczyźnie (IPS)

Rysunek 6: Przełączanie w płaszczyźnie (IPS) Struktura wyświetlacza LCD

W LCD przełączania w płaszczyźnie (IPS) ciekłe kryształy są ustawione w górę obok siebie, równolegle do ekranu.Są one umieszczane między dwiema przezroczystych elektrod.Gdy nie ma napięcia, ciekłe kryształy blokują światło, tworząc czarny wyświetlacz.Po przyłożeniu napięcia kryształy poruszają się, aby przepłynąć światło, co powoduje biały wyświetlacz.Polaryzatory u góry i dołu pomagają kierować światłem przez ciekłe kryształy, tworząc obraz.

Technologia przełączania w płaszczyźnie (IPS) została stworzona w celu rozwiązania niektórych problemów z panelami TN.W wyświetlaczach IPS ciekłe kryształy poruszają się po boku na bok zamiast skręcania, tak jak w wyświetlaczach TN.Ten ruch z boku do strony pomaga ekranowi pokazać kolory dokładniej i utrzymuje obraz w czystości, nawet gdy jest oglądany pod różnymi kątami.Z tego powodu panele IPS są powszechnie używane w urządzeniach, w których potrzebna jest dobra jakość obrazu, takie jak monitory projektowania graficznego, fotografii i edycji wideo.

Jednak wyświetlacze IPS mają na ogół wolniejszy czas reakcji niż panele TN, co oznacza, że ​​obraz może potrwać dłużej.Są również droższe w produkcji.Ponadto panele IPS mogą czasem pokazywać lekki blask na krawędziach, gdy będą oglądane pod pewnymi kątami, szczególnie w ciemnych ustawieniach.Pomimo tych wad technologia IPS jest szeroko stosowana, ponieważ zapewnia lepszą dokładność kolorów i spójną przejrzystość obrazu z różnych kątów widzenia.

Pionowe wyrównanie (VA) LCDS

Rysunek 7: Struktura wyrównania LCD pionowego (VA)

W pionowym wyrównaniu (VA) LCD cząsteczki ciekłokrystalicznych stoją wyprostowane, gdy ekran jest wyłączony, co blokuje światło.Gdy ekran jest włączony, cząsteczki te przechylają się, aby umożliwić przechodzenie światła.Ta zmiana w wyrównaniu cząsteczek między stanami OFF i ON tworzy obrazy na ekranie.Polaryzatory umieszczone powyżej i poniżej warstw ciekłokrystalicznych prowadzą światło we właściwym kierunku, aby utworzyć obraz, gdy cząsteczki przechylają się.

LCD wyrównania pionowego (VA) oferują środkowy grunt między technologią TN i IPS.W panelach VA cząsteczki ciekłych kryształów wyrównują pionowo, gdy ekran jest wyłączony i przechyla się, gdy jest włączony, umożliwiając przechodzenie światła.Wyświetlacze VA oferują lepszy kontrast, co oznacza, że ​​wytwarzają głębsze czarne i bardziej żywe kolory w porównaniu do paneli TN i IPS.To sprawia, że ​​są dobrym wyborem do oglądania filmów lub grania w gry w ciemnych pokojach.

Jednak podczas gdy panele VA zapewniają lepszą dokładność kolorów i szersze kąty widzenia niż panele TN, nie do końca pasują do wydajności wyświetlaczy IPS w tych obszarach.Panele VA mają również wolniejsze czasy reakcji niż panele TN, ale zwykle są szybsze niż panele IPS.Ta równowaga funkcji sprawia, że ​​panele VA jest wszechstronną opcją dla wielu użytkowników.

Zaawansowane przełączanie pola Fringe (AFFS) LCDS

Rysunek 8: LCD przełączania pola zaawansowanego (AFFS) w porównaniu z IPS (przełączanie w płaszczyźnie)

W technologii zaawansowanego przełączania pola (AFFS) pole elektryczne oddziałuje inaczej z ciekłymi kryształami w porównaniu do starszych wyświetlaczy IPS.W wyświetlaczach IPS ciekłe kryształy są ustawione równolegle do ekranu, a po nałożeniu pola elektrycznego kryształy te obracają się, aby kontrolować, jak światło przechodzi przez ekran.Światło przechodzi przez warstwy takie jak polaryzery i szkło, a sposób rozmieszczenia ciekłych kryształów określa, ile światła przechodzi, wpływając na jasność i kolor wyświetlacza.

Affs poprawia ten proces poprzez zmianę zastosowania pola elektrycznego.Zamiast stosować tradycyjną metodę, AFFS stosuje pole elektryczne bardziej równomiernie i precyzyjnie w ciekłych kryształach.Ta metoda zmniejsza wyciek światła i zapewnia lepszą kontrolę nad ciekłymi kryształami, co prowadzi do dokładniejszych kolorów i spójnej jasności na ekranie.Powoduje to wyświetlacz, który pokazuje bardziej żywe kolory i wyraźniejsze obrazy, z silniejszą różnicą między obszarami jasnymi i ciemnymi.

Zastosowanie warstw szklanych, polaryzatorów i analizatorów w technologii AFFS dodatkowo poprawia światło przechodzące przez ekran, upewniając się, że ostateczny obraz jest nie tylko jaśniejszy, ale także dokładniejszy kolor.Ta precyzyjna kontrola światła i koloru sprawia, że ​​Affs wyświetla dobry wybór do użytku wysokiej klasy, w których jakość obrazu jest głównym celem.

LCD vs. OLED vs. QLED

Kiedy mówimy o technologii display, LCD (ciekłe wyświetlacz) istnieje od dłuższego czasu.Jednak nowsze opcje, takie jak OLED (dioda organiczna światła) i QLED (LED kwantowa DOT) stają się coraz bardziej powszechne, ponieważ oferują lepszą wydajność w niektórych obszarach.Aby zrozumieć, co każda z tych technologii robi dobrze i gdzie mogą się nie udać, pomocne jest spojrzenie na to, jak działają i co wnoszą do stołu.

LCD (wyświetlacz ciekłokrystaliczny)

Rysunek 9: Struktura LCD (wyświetlacz ciekłokrystaliczny) z kluczowymi elementami

Ekrany LCD składają się z kilku warstw, które współpracują ze sobą, aby stworzyć widzenia.Zaczyna się od podświetlenia, które świeci białym światłem przez różne warstwy.Filtry spolaryzowane są umieszczane z przodu i tyłu, aby kontrolować, jak porusza się światło.Warstwa ciekłokrystalicznego pośrodku sama nie wytwarza światła;Zamiast tego działa jak małe okiennice, które mogą blokować lub pozwolić, aby światło przechodzi.Ciekłe kryształy są kontrolowane przez warstwę TFT (tranzystor cienkiego filmu), która decyduje, które części ekranu powinny być jasne lub ciemne.Warstwa filtra kolorów dodaje następnie kolory czerwonych, zielonych i niebieskich kolorów, tworząc pełny zakres kolorów, które widzisz na ekranie.Na koniec ekran jest pokryty szklaną warstwą, która chroni części wewnętrzne.

LCD są najczęściej używaną technologią na ekranach od wielu lat.Pracują przy użyciu podświetlenia, które świeci przez warstwę ciekłych kryształów.Kryształy te nie tworzą własnego światła, ale zachowują się jak małe okiennice, albo blokując lub pozwalając na przejście światła.Jedną z zalet LCD jest to, że są one tańsze i szeroko dostępne.Używają również wydajności energetycznej.Jednak w porównaniu z nowszymi technologiami ekranowymi LCD mają pewne wady.Na przykład nie mają tak dużego kontrastu, co oznacza różnicę między najciemniejszymi i najlżejszymi częściami obrazu nie jest tak jasna.Ponieważ LCD opierają się na podświetleniu, nie mogą pokazywać prawdziwych czarnych - czarne obszary na ekranie mogą wyglądać bardziej jak ciemnoszary, ponieważ zawsze przechodzi trochę światła.

OLED (organiczna dioda emitująca światło)

Rysunek 10: Struktura wyświetlacza OLED (organiczna dioda emitująca światło)

W technologii OLED każdy piksel składa się z warstw organicznych umieszczonych między przezroczystym przewodnikiem a metalową katodą.Kiedy prąd elektryczny przepływa przez te warstwy, samodzielnie zapalają się.Oznacza to, że każdy piksel można kontrolować indywidualnie, w tym zdolność do całkowitego wyłączenia, co tworzy głębokie czarne.Szklany podłoże zapewnia wsparcie i konstrukcję warstw.

OLED jest krokiem w stosunku do technologii LCD.Na wyświetlaczu OLED każdy piksel może się rozjaśnić, gdy przepływa przez niego elektryczność.Pozwala to ekranom OLED wyłączyć określone piksele, gdy wyświetlają czarne, co prowadzi do znacznie ciemniejszych czarnych i lepszego kontrastu.Właśnie dlatego ekrany OLED są znane z ostrych i żywych obrazów.

Ekrany OLED są również cieńsze i bardziej elastyczne niż LCD, co pozwoliło na nowe projekty, takie jak zakrzywione lub składane ekrany.Ale ekrany OLED mają kilka wad.Zazwyczaj są one droższe w produkcji, co oznacza, że ​​urządzenia, które je używają, również kosztują więcej.Dodatkowo ekrany OLED mogą cierpieć na wypalenie, w którym zbyt długo statyczny obraz pozostawiony na ekranie może pozostawić trwały, podobny do ducha obraz.Pomimo tych problemów możliwość pokazywania głębokich czarnych i jasnych kolorów sprawia, że ​​OLED jest popularnym wyborem ekranów wysokiej klasy.

QLED (LED kwantowa DOT)

Rysunek 11: Struktura wyświetlacza Qled

W technologii QLED między podświetleniem LED a ekranem umieszczana jest specjalna warstwa drobnych cząstek zwanych kropkami kwantowymi.Te kwantowe kropki pomagają poprawić kolor i jasność, dzięki czemu wyświetlacz jest bardziej żywy i dokładny.Warstwa tlenku obsługuje strukturę, podczas gdy niebieska warstwa samodawności i warstwa QD (kropka kwantowa) współpracują ze sobą, aby ulepszyć światło, które przechodzi przez ekran, tworząc ostateczny obraz z bogatymi kolorami, szczególnie zauważalny w dobrze oświetlonych środowiskach.

QLED jest technologią opracowaną głównie przez Samsunga i jest ulepszeniem LCD, a nie zupełnie nowej technologii, takiej jak OLED.Ekrany QLED wykorzystują specjalną warstwę drobnych cząstek zwanych kropkami kwantowymi, która znajdują się między podświetleniem LED a ekranem.Te kwantowe kropki poprawiają kolor i jasność, dzięki czemu ekrany QLED lepiej pokazują jaśniejsze i dokładniejsze kolory, szczególnie w dobrze oświetlonych pokojach.

Kolejną zaletą ekranów QLED jest to, że rzadziej cierpią z powodu wypalenia w porównaniu do OLED, co oznacza, że ​​mogą trwać dłużej, nie pokazując śladów ze statycznych obrazów.Ponieważ jednak ekrany QLED nadal wymagają podświetlenia, nie mogą osiągnąć głębokich czarnych i wysokiego kontrastu ekranów OLED.

Przyszłość wyświetlaczy ciekłokrystalicznych

Nawet gdy nowsze technologie, takie jak OLED i QLED, stają się bardziej powszechne, wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD) są nadal szeroko stosowane, ponieważ kosztują mniej wydajności i wykorzystania energii.LCD z czasem znacznie się poprawiły, dając nam ostre, jasne i kolorowe ekrany, które widzimy dzisiaj na wielu urządzeniach.Pracują przy użyciu ciekłych kryształów do kontrolowania światła z podświetlenia, które tworzy widzimy obrazy.Podczas gdy OLED oferują głębsze czarne i lepszy kontrast, LCD używają mniejszej mocy do jasnych obrazów, co czyni je dobrym wyborem dla urządzeń takich jak laptopy, które muszą zaoszczędzić żywotność baterii.

Oczekuje się, że technologia LCD będzie się coraz lepsza dzięki nowym pomysłom, takim jak podświetlenia mini-kierowane i mikro, co sprawia, że ​​ekrany są jaśniejsze z lepszymi kolorami i kontrastem.Ponadto elastyczne i przeżyte LCD mogą prowadzić do nowych zastosowań w takich rzeczach, jak urządzenia do noszenia i inteligentne okna.Poza ekranami ciekłe kryształy mogą być również stosowane w innych rodzajach elektroniki, co oznacza, że ​​prawdopodobnie będą one nadal odgrywać rolę w przyszłej technologii.

Wniosek

Wzrost technologii ciekłokrystalicznej jest niesamowitą historią odkrywania, kreatywności i ciągłego doskonalenia.Od zaskakującego odkrycia przez Friedricha Reinitzera z kryształów, które stopiły się w dwóch etapach, po powszechne stosowanie LCD w wielu urządzeniach, ciekłe kryształy zmieniły sposób, w jaki widzimy i wykorzystujemy technologię.Podczas gdy nowsze technologie wyświetlania, takie jak OLED i QLED, przynoszą ekscytujące nowe funkcje, LCD nadal są używane, ponieważ wciąż są lepsze i są dobrym wyborem dla wielu rodzajów ekranów.Gdy patrzymy na przyszłość, istnieje duży potencjał stosowania ciekłych kryształów na nowe sposoby, zapewniając, że będą odgrywać dużą rolę w naszym doświadczeniu wizualnym.Niezależnie od tego, czy na ekranach używamy każdego dnia, czy w nowych technologiach, które jeszcze nadejdą, historia ciekłych kryształów jest daleka od końca i nadal będą odzwierciedlać kreatywność i ciekawość, które napędzają ludzki postęp.

Często zadawane pytania [FAQ]

1. Jak powstają ciekłe kryształy?

Ciekłe kryształy powstają poprzez projektowanie i tworzenie specjalnych cząsteczek organicznych o określonych cechach.Cząsteczki te zwykle mają sztywny, przypominający pręt kształt z elastycznymi częściami.W połączeniu w odpowiednich warunkach, podobnie jak właściwa temperatura i stężenie, cząsteczki ustawiają się w sposób, który pozwala im działać zarówno jak ciecz, jak i ciało stałe, tworząc stan ciekłego kryształu.

2. Jakie są funkcje ciekłych kryształów?

Ciekłe kryształy kontrolują głównie sposób, w jaki przechodzi przez nie światło.W wyświetlaczach pomagają tworzyć obrazy, zmieniając ich wyrównanie po zastosowaniu prądu elektrycznego.Ciekłe kryształy są również stosowane w czujnikach, termometrach i urządzeniach optycznych, ponieważ mogą zmienić swoje właściwości po wystawieniu na rzeczy takie jak temperatura lub pola elektryczne.

3. Jaka jest krótka definicja ciekłego kryształu?

Ciekł kryształ to materiał, który zachowuje się zarówno jak ciecz, jak i stałe, w którym cząsteczki są bardziej uporządkowane niż w cieczy, ale mniej uporządkowane niż w stałym.

4. Jakie są cechy ciekłego kryształu?

Ciekłe kryształy mogą płynąć jak ciecz, jednocześnie zachowując pewne porządek, podobnie jak ciał stały.Mogą zmienić swoje wyrównanie po wystawieniu na prądy elektryczne lub zmiany temperatury, które zmieniają sposób oddziaływania ze światłem.Mają także możliwość podzielenia światła na dwie wiązki, które poruszają się z różnymi prędkościami.

5. Jakie są zastosowania ciekłych kryształów?

Ciekłe kryształy są używane głównie na ekranach wyświetlaczy, takich jak te znajdujące się w telewizorach, komputerach i smartfonach.Są one również stosowane w urządzeniach obrazowych medycznych, termometrach, regulowanych soczewkach i przełącznikach optycznych.Ciekłe kryształy można również znaleźć w niektórych czujnikach i zaawansowanych materiałach, które zmieniają ich właściwości na podstawie różnych warunków.