Come funziona il cristallo liquido

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

Al centro di un LCD ci sono molecole di cristalli liquidi, che sono unici nella loro capacità di allinearsi in una direzione particolare se sottoposti a un campo elettrico. Queste molecole sono costituite da strutture lunghe e simili a bastoncini che hanno proprietà liquide e simili a solide. Nel loro stato naturale, le molecole di cristalli liquidi sono orientate in modo casuale, il che si traduce in un aspetto oscuro quando la luce passa attraverso di esse.

Per capire come funzionano le molecole LCD, diamo un'occhiata più da vicino alla struttura di base di un pannello LCD. È costituito da due piastre di vetro con un sottile strato di materiale di cristallo liquido inserito tra di loro. La superficie interna di ciascuna piastra di vetro è rivestita con un elettrodo trasparente, che consente di applicare un campo elettrico attraverso lo strato di cristallo liquido.

Le molecole di cristalli liquidi in un LCD sono in genere di due tipi: nematico attorcigliato (TN) e allineamento verticale (VA). In un LCD TN, le molecole sono allineate ad un angolo specifico, di solito 90 gradi, tra le due piastre di vetro quando non viene applicato alcun campo elettrico. Questa disposizione attorcigliata consente alla luce di passare attraverso lo strato di cristallo liquido e raggiungere lo spettatore. ( Vedi video qui )

Quando viene applicato un campo elettrico al LCD TN, le molecole di cristalli liquidi iniziano a distrarre, allineandosi paralleli al campo elettrico. Questo riallineamento cambia la polarizzazione della luce che passa attraverso lo strato di cristallo liquido, bloccandolo efficacemente dal raggiungere lo spettatore. Controllando il campo elettrico, la quantità di luce che passa attraverso l'LCD può essere regolata con precisione, con conseguente diversi livelli di luminosità.

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

Per migliorare ulteriormente le prestazioni di LCD, sono incorporati ulteriori componenti come filtri a colori e sistemi di retroilluminazione. I filtri a colori vengono utilizzati per creare la gamma di colori desiderata filtrando selettivamente la luce che passa attraverso lo strato di cristallo liquido. I sistemi di retroilluminazione, in genere composti da LED, forniscono l'illuminazione necessaria per il pannello LCD.

In sintesi, le molecole LCD funzionano manipolando l'allineamento delle strutture di cristalli liquidi attraverso l'applicazione di un campo elettrico. Questo riallineamento controllato consente all'LCD di regolare il passaggio della luce, risultando nella visualizzazione di immagini e video. La capacità di controllare con precisione l'orientamento delle molecole di cristalli liquidi ha reso LCDS una delle tecnologie di visualizzazione più popolari, offrendo visioni di alta qualità in una vasta gamma di dispositivi.