ผลึกเหลวทำงานอย่างไร

การแสดงผลคริสตัลเหลว (LCDs) ได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวันของเราตั้งแต่สมาร์ทโฟนและโทรทัศน์ไปจนถึงจอภาพคอมพิวเตอร์และป้ายดิจิตอล จอแสดงผลเหล่านี้นำเสนอภาพความละเอียดสูงที่มีสีสันสดใสและมุมมองที่ยอดเยี่ยม แต่คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าโมเลกุล LCD ทำงานอย่างไรเพื่อสร้างภาพที่น่าทึ่งเช่นนี้?

หัวใจของ LCD คือโมเลกุลคริสตัลเหลวซึ่งมีความพิเศษในความสามารถในการจัดแนวตัวเองในทิศทางเฉพาะเมื่ออยู่ภายใต้สนามไฟฟ้า โมเลกุลเหล่านี้ประกอบด้วยโครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายแท่งยาวซึ่งมีคุณสมบัติทั้งของเหลวและของแข็ง ในสภาวะธรรมชาติของพวกเขาโมเลกุลคริสตัลเหลวจะเน้นแบบสุ่มซึ่งส่งผลให้มีลักษณะมืดเมื่อแสงผ่านพวกเขา

เพื่อให้เข้าใจว่าโมเลกุล LCD ทำงานอย่างไรลองมาดูโครงสร้างพื้นฐานของแผง LCD อย่างใกล้ชิด ประกอบด้วยแผ่นแก้วสองแผ่นที่มีชั้นบาง ๆ ของวัสดุคริสตัลเหลวที่คั่นกลางระหว่างพวกเขา พื้นผิวด้านในของแผ่นแก้วแต่ละแผ่นถูกเคลือบด้วยอิเล็กโทรดโปร่งใสซึ่งช่วยให้สามารถใช้สนามไฟฟ้าผ่านชั้นคริสตัลเหลว

โมเลกุลคริสตัลเหลวใน LCD มักจะมีสองประเภท: twisted nematic (TN) และการจัดแนวแนวตั้ง (VA) ใน TN LCD โมเลกุลจะอยู่ในแนวเดียวกันในมุมที่เฉพาะเจาะจงโดยปกติ 90 องศาระหว่างแผ่นแก้วสองแผ่นเมื่อไม่มีสนามไฟฟ้า การจัดเรียงที่บิดเบี้ยวนี้ช่วยให้แสงผ่านชั้นคริสตัลเหลวและไปถึงผู้ชม ( ดูวิดีโอที่นี่ )

เมื่อสนามไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับ TN LCD โมเลกุลคริสตัลเหลวเริ่มที่จะไม่ได้รับรางวัลจัดเรียงตัวเองขนานกับสนามไฟฟ้า การปรับเปลี่ยนนี้เปลี่ยนโพลาไรเซชันของแสงที่ผ่านชั้นผลึกเหลวซึ่งปิดกั้นอย่างมีประสิทธิภาพจากการเข้าถึงผู้ชม โดยการควบคุมสนามไฟฟ้าปริมาณแสงที่ผ่าน LCD สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำส่งผลให้ระดับความสว่างแตกต่างกัน

ในทางกลับกัน VA LCD ทำงานแตกต่างกัน ใน VA LCD โมเลกุลคริสตัลเหลวจะอยู่ในแนวตั้งในแนวตั้งตั้งฉากกับแผ่นแก้ว เมื่อมีการใช้สนามไฟฟ้าโมเลกุลจะเอียงทำให้แสงผ่านชั้นผลึกเหลว เช่นเดียวกับ TN LCDs ระดับของการเอียงสามารถควบคุมได้โดยการปรับสนามไฟฟ้าซึ่งจะควบคุมความสว่าง

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของแอลซีดีต่อไปส่วนประกอบเพิ่มเติมเช่นตัวกรองสีและระบบแบ็คไลท์จะรวมอยู่ด้วย ตัวกรองสีใช้เพื่อสร้างช่วงสีที่ต้องการโดยเลือกกรองแสงผ่านชั้นคริสตัลเหลว ระบบแบ็คไลท์ซึ่งมักจะประกอบด้วยไฟ LED ให้แสงสว่างที่จำเป็นสำหรับแผง LCD

โดยสรุปโมเลกุล LCD ทำงานโดยการจัดการการจัดตำแหน่งของโครงสร้างผลึกเหลวผ่านการใช้สนามไฟฟ้า การปรับการควบคุมนี้ช่วยให้ LCD สามารถควบคุมเส้นทางของแสงส่งผลให้เกิดการแสดงภาพและวิดีโอ ความสามารถในการควบคุมการวางแนวของโมเลกุลคริสตัลเหลวทำให้ LCDs เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการแสดงผลที่ได้รับความนิยมมากที่สุดซึ่งนำเสนอภาพที่มีคุณภาพสูงในอุปกรณ์ที่หลากหลาย