איך פועל מסך LCD?
2/10/2011

מבוסס על:

מסך LCD (Liquid Crystal Display – תצוגת גביש נוזלי) הוא מסך שתצוגתו פועלת על פי העקרונות הפיזיקלים של גביש נוזלי. רבים ממסכי הטלוויזיה, מסכי המחשב, תצוגות בתא הטייס, שעונים, מחשבונים הנמצאים בשימוש כיום פועלים על עקרון זה. מסכים כאלו הם לרוב נוחים, ניידים, קלים ואמינים. בנוסף, צריכת האנרגיה שלהם נמוכה, כך שהם יכולים לפעול בעזרת סוללות. חסרונם העיקרי הוא בכך שזווית הצפייה בהם מוגבלת.

גביש נוזלי הוא מצב של חומר בעל תכונות שחלקן מתאימות לנוזלים וחלקן מתאימות למוצקים. מדובר בחומרים שהמולקולות שלהם דמויות "חוט". למשל, גביש כזה יכול להימצא במצב בו המולקולות חופשיות לנוע כמו בנוזל, אך מסתדרות בכיוון אחיד כמו במוצק.
אחד ממצבי הצבירה הנפוצים ביותר של גבישים נוזליים נקרא "נמטי". במצב זה כאשר מפעילים שדה חשמלי המולקולות  מסתדרות על ציר אחד מקביל בקירוב.

סידור המולקולות במצב צבירה נמטי
(מתוך ויקיפדייה)

במסכי ה – LCD, כל פיקסל (נקודה המרכיבה את התמונה) מורכב בד"כ משכבת מולקולות המונחות בין שתי אלקטרודות שקופות, ובין שני מקטבים. מקטב הוא התקן המאפשר רק לאור המקוטב בכיוון מסוים לעבור דרכו. (קיטוב הוא כיוון השדה החשמלי של האור). אור שמקוטב בכיוון אנכי לכיוון זה יחסם על ידי המקטב. כך, ללא הגביש הנוזלי, אור שיצליח לעבור דרך המקטב הראשון ייחסם על ידי המקטב השני, המכוון לחסום אור בכיוון האנכי לכיוון המקטב הראשון.

שתי האלקטרודות הנוגעות בגביש הנוזלי גורמות למולקולות שלו להסתדר בכיוון מסוים. ברוב המסכים שתי האלקטרודות מסדרות את המולקולות כך שכיוונן משתנה בהדרגה על פני עובי הגביש הנוזלי.  כך קורה שאור המגיע מצד אחד של האלקטרודה משנה את כיוונו בהדרגה עד שיגיע לצד השני. סידור המולקולות הוא כזה, שכאשר אור מגיע לצד השני הוא אנכי לכיוונו המקורי, וכך יוכל לצאת מהמקטב השני. הפיקסל הנמצא על המסך אשר דרכו יצא האור יהיה בצבע לבן. כאשר יופעל שדה חשמלי על הגבישים הנוזליים בעזרת האלקטרודות, יישבר הפיתול של הגבישים, המולקולות לא ישנו את כיוונם בהדרגה לכיוון אנכי, והאור לא יקוטב ב-90 מעלות כפי שקרה קודם. לכן, האור לא יעבור את המקטב השני והפיקסל על גבי המסך לא יואר.זהו הצבע השחור.
בעזרת שינוי השדה החשמלי אשר מקבל הגביש ניתן לגרום לחלק מסוים של האור לעבור את המקטב וכך ניתן להשיג כמעט כל גוון שרוצים. כל פיקסל בנוי משלושה תאים עם מסננים בצבעים אדום, ירוק וכחול ועל ידי שילוב שלושת צבעי היסוד הללו ניתן להציג כל צבע.

סרטון המסביר על עקרון הפעולה לחצו כאן