Princíp činnosti LCD obrazovky je založený na interakcii medzi optickými vlastnosťami molekúl tekutých kryštálov a riadením elektrického poľa. Jeho jadrom je zmeniť usporiadanie molekúl tekutých kryštálov prostredníctvom elektrického poľa, čím sa riadi prenos alebo blokovanie svetla, aby sa dosiahla funkcia zobrazenia. Nasleduje podrobné vysvetlenie konkrétneho princípu:
Optické vlastnosti tekutých kryštálov: Tekuté kryštály sú špeciálne látky medzi pevným a tekutým stavom a ich molekulárne usporiadanie je smerové. Keď svetlo prechádza tekutými kryštálmi, dráha je skrútená alebo zablokovaná v dôsledku usporiadania molekúl. Napríklad bez aplikovaného elektrického poľa sú molekuly tekutých kryštálov usporiadané pravidelne, čo umožňuje prechod svetla; po aplikácii elektrického poľa sa molekulárne usporiadanie zmení a svetlo môže byť skrútené alebo úplne zablokované.
Riadenie elektrického poľa molekulárneho usporiadania: Základná štruktúra LCD sa skladá z dvoch vrstiev priehľadných elektród (ako je oxid india a cínu, ITO) a vrstvy tekutých kryštálov vložených medzi nimi. Keď sa na elektródy privedie napätie, elektrické pole zmení smer usporiadania molekúl tekutých kryštálov. Napríklad:
Typ TN (Twisted Nematic): Bez elektrického poľa sú molekuly tekutých kryštálov usporiadané v špirálovom vzore. Svetlo je skrútené o 90 stupňov po prechode cez polarizátor a potom cez ďalší polarizátor, pričom zobrazuje jasný stav; po pôsobení elektrického poľa sa molekulárne usporiadanie stane kolmým a svetlo sa zablokuje, čím sa zobrazí tmavý stav.
IPS (In{0}}Plane Switching): Riadi molekulárnu rotáciu prostredníctvom horizontálneho elektrického poľa, čím ponúka širší uhol pohľadu, ale vyžaduje vyššie hnacie napätie.
Podsvietenie a displej: LCD samotné nevyžarujú svetlo a pri osvetlení sa spoliehajú na modul podsvietenia (napríklad LED). Svetlo prechádza cez vrstvu tekutých kryštálov a je filtrované farebnými filtrami, čím vytvára červené, zelené a modré (RGB) subpixely, ktoré sa kombinujú a vytvárajú farebný obrázok. Napríklad každý pixel pozostáva z troch pod-pixelov a miešanie farieb sa dosiahne riadením priepustnosti každého pod-pixela.
Spôsoby jazdy:
Dedicated Driver IC: Bežné riadiace čipy (ako 1621) riadia molekuly tekutých kryštálov prostredníctvom striedania pozitívnych a negatívnych tvarov vĺn, čím bránia jednosmernému prúdu spôsobiť molekulárnu imobilizáciu (elektrochemickú degradáciu). Napríklad TN LCD vyžadujú striedavé kladné a záporné napätie, aby sa predĺžila ich životnosť.
Analógový ovládač mikrokontroléra: Jednoduché obrazovky LCD (ako sú bodk{0}}maticové obrazovky zobrazujúce iba čísla) môžu priamo využívať vstupno-výstupné porty mikrokontroléra na simuláciu kriviek, čím sa znižujú náklady, je však potrebné zabezpečiť, aby frekvencia a amplitúda kriviek spĺňali požiadavky LCD.
Rozhodujúca je optimalizácia prispôsobivosti prostredia. Nízke teploty môžu spomaliť rýchlosť odozvy tekutých kryštálov, čo si vyžaduje riešenia, ako sú vykurovacie moduly alebo použitie materiálov odolných voči nízkym-teplotám. Požiadavky na zobrazenie s vysokým-rozlíšením si vyžadujú zvýšený jas podsvietenia alebo použitie obrazoviek LED. Napríklad vonkajšie nástroje musia normálne fungovať v prostrediach pod -20 stupňov, čo si vyžaduje výber materiálov s tekutými kryštálmi so širokým-rozsahom teplôt.
Stručne povedané, LCD dosahujú zobrazenie obrazu riadením usporiadania molekúl tekutých kryštálov prostredníctvom elektrického poľa v kombinácii s podsvietením a farebnými filtrami. Spôsob pohonu musí zodpovedať typu tekutých kryštálov a na optimalizáciu výkonu je potrebné zvážiť prispôsobivosť prostredia.
