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Processo di produzione LCD

2022-06-16

C'è di più nella costruzione di un LCD che semplicemente creare un foglio di cristalli liquidi. La combinazione di quattro fatti rende possibili gli LCD:
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La luce può essere polarizzata. (Vedi come funzionano gli occhiali da sole per alcune informazioni affascinanti sulla polarizzazione!)
I cristalli liquidi possono trasmettere e cambiare la luce polarizzata.
La struttura dei cristalli liquidi può essere modificata dalla corrente elettrica.
Ci sono sostanze trasparenti che possono condurre l'elettricità.
Un LCD è un dispositivo che utilizza questi quattro fatti in modo sorprendente.

Per creare un LCD, prendi due pezzi di vetro polarizzato. Uno speciale polimero che crea microscopiche scanalature sulla superficie viene strofinato sul lato del vetro che non ha la pellicola polarizzante su di esso. Le scanalature devono essere nella stessa direzione della pellicola polarizzante. Quindi aggiungi un rivestimento di cristalli liquidi nematici a uno dei filtri. Le scanalature faranno sì che il primo strato di molecole si allinei con l'orientamento del filtro. Quindi aggiungere il secondo pezzo di vetro con la pellicola polarizzante ad angolo retto rispetto al primo pezzo. Ogni strato successivo di molecole TN si torcerà gradualmente fino a quando lo strato più in alto si troverà ad un angolo di 90 gradi rispetto al fondo, corrispondente ai filtri di vetro polarizzati.

Quando la luce colpisce il primo filtro, viene polarizzata. Le molecole in ogni strato guidano quindi la luce che ricevono allo strato successivo. Quando la luce passa attraverso gli strati di cristalli liquidi, le molecole cambiano anche il piano di vibrazione della luce in modo che corrisponda al proprio angolo. Quando la luce raggiunge il lato opposto della sostanza a cristalli liquidi, vibra alla stessa angolazione dello strato finale di molecole. Se lo strato finale è abbinato al secondo filtro di vetro polarizzato, la luce passerà attraverso.

Se applichiamo una carica elettrica alle molecole di cristalli liquidi, si districano. Quando si raddrizzano, cambiano l'angolo della luce che li attraversa in modo che non corrisponda più all'angolo del filtro polarizzatore superiore. Di conseguenza, nessuna luce può passare attraverso quell'area del display LCD, il che rende quell'area più scura rispetto alle aree circostanti.

Costruire un semplice LCD è più facile di quanto pensi. Inizia con il sandwich di vetro e cristalli liquidi sopra descritto e aggiungi due elettrodi trasparenti. Ad esempio, immagina di voler creare il più semplice LCD possibile con un solo elettrodo rettangolare su di esso. Gli strati sarebbero così:

L'LCD necessario per fare questo lavoro è molto semplice. Ha uno specchio (A) sul retro, che lo rende riflettente. Quindi, aggiungiamo un pezzo di vetro (B) con una pellicola polarizzante sul lato inferiore e un piano dell'elettrodo comune (C) fatto di ossido di indio-stagno sulla parte superiore. Un piano di elettrodi comune copre l'intera area dell'LCD. Sopra c'è lo strato di sostanza a cristalli liquidi (D). Segue un altro pezzo di vetro (E) con un elettrodo a forma di rettangolo in basso e, in alto, un'altra pellicola polarizzante (F), ad angolo retto rispetto alla prima.

L'elettrodo è collegato a una fonte di alimentazione come una batteria. Quando non c'è corrente, la luce che entra attraverso la parte anteriore dell'LCD colpirà semplicemente lo specchio e rimbalzerà indietro. Ma quando la batteria fornisce corrente agli elettrodi, i cristalli liquidi tra l'elettrodo del piano comune e l'elettrodo a forma di rettangolo si districano e bloccano il passaggio della luce in quella regione. Ciò fa sì che il display LCD mostri il rettangolo come un'area nera.
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