Come funziona il cristallo liquido

I display a cristalli liquidi (LCD) sono diventati parte integrante della nostra vita quotidiana, dagli smartphone e televisori ai monitor dei computer eSegnalazione digitale. Questi display offrono immagini ad alta risoluzione con colori vivaci e angoli di visione eccellenti. Ma ti sei mai chiesto come funzionano le molecole LCD per creare immagini così sbalorditive?

Al centro di un LCD ci sono le molecole di cristalli liquidi, che sono uniche nella loro capacità di allinearsi in una particolare direzione quando sottoposte a un campo elettrico. Queste molecole sono costituite da lunghe strutture simili a bastoncini che hanno proprietà sia liquide che solide. Nel loro stato naturale, le molecole di cristalli liquidi sono orientate casualmente, il che si traduce in un aspetto scuro quando la luce le attraversa.

Per capire come funzionano le molecole LCD, diamo un'occhiata più da vicino alla struttura di base di unpannello LCD. È costituito da due lastre di vetro con un sottile strato di materiale a cristalli liquidi inserito tra di loro. La superficie interna di ogni lastra di vetro è rivestita con un elettrodo trasparente, che consente di applicare un campo elettrico attraverso lo strato di cristalli liquidi.

Le molecole di cristalli liquidi in un LCD sono tipicamente di due tipi: nematico attorcigliato (TN) e allineamento verticale (VA). In un LCD TN, le molecole sono allineate con un angolo specifico, solitamente di 90 gradi, tra le due lastre di vetro quando non viene applicato alcun campo elettrico. Questa disposizione contorta consente alla luce di passare attraverso lo strato di cristalli liquidi e raggiungere lo spettatore. (Guarda il video qui)

Quando un campo elettrico viene applicato al LCD TN, le molecole di cristalli liquidi iniziano a distendersi, allineandosi parallelamente al campo elettrico. Questo riallineamento cambia la polarizzazione della luce che passa attraverso lo strato di cristalli liquidi, impedendogli di raggiungere lo spettatore. Controllando il campo elettrico, la quantità di luce che passa attraverso l'LCD può essere regolata con precisione, risultando in diversi livelli di luminosità.

D'altra parte, gli LCD VA funzionano in modo diverso. In un LCD VA, le molecole di cristalli liquidi sono inizialmente allineate verticalmente, perpendicolari alle lastre di vetro. Quando viene applicato un campo elettrico, le molecole si inclinano, permettendo alla luce di passare attraverso lo strato di cristalli liquidi. Simile agli LCD TN, il grado di inclinazione può essere controllato regolando il campo elettrico, controllando così la luminosità.

Per migliorare ulteriormente le prestazioni degli LCD, vengono incorporati componenti aggiuntivi come filtri colorati e sistemi di retroilluminazione. I filtri colorati vengono utilizzati per creare la gamma di colori desiderata filtrando selettivamente la luce che passa attraverso lo strato di cristalli liquidi. I sistemi di retroilluminazione, tipicamente composti da LED, forniscono l'illuminazione necessaria per il pannello LCD.

In summary, LCD molecules work by manipulating the alignment of liquid crystal structures through the application of an electric field. This controlled realignment allows the LCD to regulate the passage of light, resulting in the display of images and videos. The ability to precisely control the orientation of liquid crystal molecules has made LCDs one of the most popular display technologies, offering high-quality visuals in a wide range of devices.