Liquid crystal display
Lcd's zijn op dit moment de meest gebruikte panelen en de kans is groot dat het scherm waarop je dit leest geen uitzondering is. Er zijn verschillende varianten, waarvan tn, va en ips de meest bekende zijn. Dit zijn allemaal active matrix-technieken, passieve matrix-versies zonder achtergrondverlichting zijn nog te vinden in bijvoorbeeld rekenmachines en wekkers. Deze gebruiken een spiegel om het omgevingslicht te weerkaatsen en beeld weer te geven. Alle typen lcd-panelen hebben gemeen dat er gebruikt wordt gemaakt van vloeibare kristallen tussen twee glasplaten om verschillende kleuren licht door te laten of te blokkeren, en zo het beeld weer te geven.
De Schlierenstructuur van vloeibare kristallen.
Als stoffen zich in de vloeibaar-kristallijne fase bevinden kunnen moleculen vrij bewegen, maar gedragen ze zich toch als kristal aangezien ze wel een bepaalde oriëntatie aannemen. Hierdoor verandert de plaatselijke brekingsindex iets, wat door het ontstane faseverschil van de lichtgolven zichtbaar gemaakt kan worden met Schlieren-fotografie. Voor het aansturen van de kristallen worden thin-film transistors gebruikt, die met behulp van lithografie op de glasplaat aangebracht worden. Deze houden de waarde per pixel, of in het geval van een kleurenscherm de rode, groene of blauwe subpixel vast, waarmee de doorlatendheid per kleur aangepast wordt.
Door twee gekruiste polariserende filters aan te brengen op de glasplaten kan met behulp van een backlight het beeld getoond worden. Polarisatie van licht houdt de orïentatie van de golf in, als deze horizontaal gepolariseerd is beweegt de golf van links naar recht, bij verticale polarisatie van boven naar beneden. De golven kunnen ook diagonaal of circulair gepolariseerd zijn, maar dat is voor deze uitleg niet van belang. Het principe van polarisatie wordt ook toegepast in de betere zonnebrillen, waarbij horizontaal gericht licht van schitteringen en weerspiegelingen geblokkeerd wordt.
Twisted nematic
Tn-panelen maken gebruik van het twisted nematic effect, wat inhoudt dat de in elkaar gedraaide kristallen uitrollen als er een spanning op gezet wordt. Door het voltage te verhogen draaien deze uit elkaar, wat het gepolariseerde licht tegenhoudt. Als de spanning dus fijnmazig genoeg ingesteld kan worden is bijna elke waarde te behalen met een tn-scherm.
De voordelen van tn zijn de relatief lage kosten, lage responstijden en weinig ghosting, maar er is een groot zwaktepunt. De kleurreproductie is namelijk minder goed dan bij andere lcd-technieken, en de kijkhoeken zijn ronduit slecht, vooral in de verticale richting. Hierbij zullen kleuren verschuiven, en uiteindelijk zelfs omgekeerd worden.
Vertical alignment
Bij va wordt zoals de naam al zegt gebruik gemaakt van kristallen die uit zichzelf verticaal tussen de twee glasplaten gaan staan en het gepolariseerde licht doorlaten. Onder spanning gaan deze schuin staan en wordt er dus meer licht tegengehouden. De zwartwaarden, contrastratio, kijkhoeken en beeldkwaliteit zijn beter dan bij tn-schermen. In vergelijking met ips is de zwart/witverhouding nog steeds superieur, maar blijven de kijkhoeken achter met duidelijke verschuivingen in kleur en contrast.
In-plane switching
De laatste veelgebruikte lcd-technologie is ips, hierbij worden de kristallen parallel aan het glas gericht. Het elektrische veld wordt aangelegd tussen twee tegenovergestelde elektroden, er zijn dus twee transistors nodig per (sub)pixel. De filters op de glasplaten staan hier ook niet dwars op elkaar maar lopen in dezelfde richting, de kristallen zorgen dus voor het draaien waardoor het gepolariseerde licht gestopt wordt. In de 25 jaar dat ips nu gebruikt wordt zijn er veel verbeterde versies doorgevoerd maar de meeste monitoren worden nog steeds als ips zonder voor- of achtervoegsels in de markt gezet.
Deze ips-panelen zijn duurder om te produceren en hebben van zichzelf slechtere timings, hoewel de laatste jaren ook hier responstijden van 1 milliseconde behaald worden. Ook is er meer stroom benodigd, vooral doordat de extra onderdelen op de glasplaat meer licht blokkeren wat de helderheid zou verlagen. Wel zijn de kleuren beter en blijft dit zo bij kijkhoeken tot 178 graden. Ook is er geen verkleuring te zien bij aanraking zoals bij tn wel gebeurt, wat deze technologie geschikt maakt voor touchscreens.
