Uno schermo a cristalli liquidi, o LCD (Liquid Crystal Display), è un schermo sottile e leggero senza nessuna parte mobile. Esso è composto da un liquido intrappolato in numerose celle. Ogni cella è provvista di contatti elettrici in modo da poter applicare un campo elettrico al liquido che contiene. Le celle stesse sono contenute all'interno di due schermi polarizzati lungo lo stesso asse.

Prima che il campo elettrico sia applicato la luce può passare attraverso il liquido senza nessuna conseguenza sulla sua direzione o sulla polarizzazione, in questo modo tutto l'apparecchio risulta trasparente. Quando il campo elettrico viene attivato le molecole del liquido passano ad uno stato eccitato, causando la rotazione dell'asse di polarizzazione della luce. In questo modo la luce viene dapprima polarizzata passando nel primo filtro, quindi ruotata, passando attraverso il liquido; a questo punto la sua polarità non è più adatta per farla passare attraverso il secondo filtro e lo schermo risulta nero. La grandezza dello schermo si misura in diagonale utilizzando il pollice come unità di misura

Schermi Transmissive, Reflective e Transflexive

Monitor LCD per computer

Gli schermi LCD posso essere usati in due modalità denominate transmissive e reflective. Gli schermi di tipo transmissive sono illuminati da un lato e vengono visti dall'altro. In pratica una luce viene posizionata sul retro dello schermo e i cristalli liquidi agiscono da filtro facendo passare solo la componente cromatica desiderata. In questo modo si ottengono schermi molto luminosi, d'altro canto, però la fonte di luce spesso consuma più energia di quella richiesta dallo schermo in se. Questi schermi hanno una buona leggibilità in condizioni di scarsa luce ambientale, mentre diventano poco visibili in condizioni di forte illuminazione, risultando adatti per l'uso in interni.

Gli schermi LCD di tipo reflective usano la luce presente nell'ambiente che viene riflessa da uno specchio posto dietro lo schermo. Questo schermo ha un contrasto più basso rispetto al LCD transmissive, infatti la luce è costretta a passare due volte attraverso il filtro. Il vantaggio principale di questo tipo di schermo è che l'assenza di una fonte di luce artificiale mantiene i consumi energetici molto bassi. Un piccolo schermo LCD consuma così poco che può essere alimentato da una semplice cella fotovoltaica. Questi schermi hanno una buona leggibilità in condizioni di forte illuminazione ambientale, mentre risultano sempre meno leggibili al diminuire dell'illuminazione esterna.

Gli schermi Transflexive cercano di unire le caratteristiche migliori dei Transmissive e dei Reflective. Hanno un semi-specchio posto dietro il display, in grado di riflettere la luce frontale (come i reflective), ma di far passare la luce proveniente da un illuminatore posto nella parte posteriore (come i trasmissive). Questo tipo di display si va diffondendo rapidamente, soprattutto negli apparecchi mobili (telefoni cellulari e computer palmari), per la sua buona leggibilità in tutte le condizioni di luce.

Schermi a colori

I cristalli liquidi presenti negli schermi LCD ruotano tutte le forme d'onda allo stesso modo, ma alcuni accorgimenti permettono di differenziare i comportamento delle singole celle e produrre schermi a colori.

In uno schermo LCD a colori ogni cella (o pixel) viene divisa in tre sezioni, una con un filtro rosso, una con un filtro verde e una con un filtro blu. Il pixel può, in questo modo, apparire di un colore arbitrario semplicemente variando la luminosità relativa di ogni singola sezione.

Schermi attivi e passivi

Gli schermi LCD con un numero modesto di segmenti, come quelli usati nelle calcolatrici o negli orologi digitali, sono provvisti di un contatto elettrico per ogni segmento. Il segnale elettrico per controllare ogni segmento è generato da un circuito esterno. Questo tipo di struttura diventa improponibile man mano che il numero di segmenti aumenta.

Gli schermi di medie dimensioni, come quelli delle agende elettroniche, hanno una struttura a matrice passiva. Questo tipo di struttura ha un gruppo di contatti per ogni riga e colonna dello schermo, invece che una per ogni pixel. Lo svantaggio è che può essere controllato solo un pixel alla volta, gli altri pixel devono ricordare il loro stato finchè il circuito di controllo non si dedica nuovamente a loro. Il risultato è un contrasto ridotto ed una certa difficoltà a visualizzare bene le immagini in rapido movimento. Il problema chiaramente va peggiorando man mano che il numero di pixel aumenta.

Per gli schermi ad alta risoluzione, come i monitor per computer, si usa un sistema a matrice attiva. In questo caso lo schermo LCD contiene una sottile pellicola di transistor (Thin Film Transistor - TFT). Questo dispositivo memorizza lo stato elettrico di ogni pixel dello schermo mentre gli altri pixel vengono aggiornati. Questo metodo permette di ottenere immagini molto più luminose e nitide rispetto agli LCD tradizionali.

La durata media degli schermi LCD si attesta al giorno d'oggi intorno alle 50.000 ore. Questo fatto, unitamente alla notevole flessione dei prezzi, rende questa tecnologia un'alternativa agli schermi a tubo catodico.

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