Wyświetlacze LCD, LED, OLED… Co to jest i jak działa, czyli mały przewodnik

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Czas czytania: 4 min.

Patrzymy na nie codziennie. Otaczają nas zewsząd. Składają się z milionów pikseli i do nich odnosi się ich jakość, a raczej jakość wyświetlania: na przykład wyświetlacz 4K składa się z 3840 x 2160 lub 4096 x 2160 pikseli. Piksel składa się z trzech subpikseli: czerwonego, niebieskiego i zielonego – zwanych potocznie RGB. Żółty kolor “elektronicznie nie istnieje” – jest mieszanką podstawowych barw. Gdy subpiksele w pikselu zmieniają kombinacje kolorów, można uzyskać inny kolor. 

…i na tym zwykle kończy się powszechna wiedza na temat wyświetlaczy LCD. Są jeszcze przekątne w calach i kilka nazw producentów, ale co dalej? Przed nami sporo mocno skondensowanej wiedzy. 

Technologia wyświetlania LCD

Amerykański wynalazca James Fergason stworzył pierwszy działający wyświetlacz ciekłokrystaliczny w 1970 roku. Wcześniej takie urządzenia zużywały zbyt dużo energii, ich żywotność była ograniczona, a kontrast obrazu był na niskim poziomie.  Monitor nowego typu, LCD, został zaprezentowany rok później. Ciekłe kryształy zostały odkryte w 1888 roku i właściwie przypadkowo. Austriacki botanik Friedrich Reinitzer zauważył, że benzoesan cholesterolu pochodzący z marchwi posiada dwie temperatury topnienia. W temperaturze 145°C  topił się zmieniając stan  skupienia w ciecz, która do 179°C pozostawała mlecznobiała, by powyżej tej temperatury stać się przeźroczystą.

Cząsteczki ciekłych kryształów pod wpływem prądu elektrycznego mogą zmieniać swoją orientację, a co za tym idzie zmieniać właściwości przechodzącej przez nie wiązki światła. Na podstawie tego odkrycia, a także dzięki dalszym badaniom, możliwe stało się odkrycie związku pomiędzy wzrostem napięcia elektrycznego a zmianą orientacji cząsteczek kryształu, co miało zapewnić powstanie obrazu. Początkowo ciekłe kryształy znajdowały zastosowanie w wyświetlaczach kalkulatorów i zegarków kwarcowych, by później zostać wykorzystane w monitorach. Obecnie, dzięki postępowi w tej dziedzinie, ekrany stały się bardzo popularne w komputerach stacjonarnych i wielu innych urządzeniach.

Technologia ekranów LCD jest dość prosta: Monitory LCD zawierające wyświetlacz ciekłokrystaliczny to urządzenia pasywne, co oznacza, że nie wytwarzają żadnego światła do wyświetlania znaków, obrazów, wideo i animacji. LCD zmienia światło, które przez nie przechodzi. Wewnętrzna konstrukcja ukazuje, w jaki sposób światło zmienia się w celu wytworzenia praktycznie dowolnych znaków i obrazów.

Wyświetlacz LCD składa się z dwóch szklanych płytek, pomiędzy którymi znajduje się specjalna ciecz. Szczególną cechą tej cieczy jest to, że obraca ona lub “skręca” płaszczyznę światła spolaryzowanego. Na ten efekt wpływa wytworzenie pola elektrycznego. Szklane płytki są więc pokryte bardzo cienką warstwą metaliczną. Aby uzyskać światło spolaryzowane, na dolną płytkę szklaną nakłada się folię polaryzacyjną, czyli polaryzator. Na dolną płytkę szklaną należy nałożyć kolejną folię, ale tym razem z płaszczyzną polaryzacji skręconą o 90°. Określa się ją mianem analizatora.

Wyświetlacz
Wyświetlacze OLED
Wyświetlacz alfanumeryczny
Wyświetlacze alfanumeryczne i graficzne
Notatnik wyświetlacz
Wyświetlacze LCD TFT i IPS

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD) to propozycja dla osób zajmujących się elektroniką i programowaniem zarówno w ujęciu hobbystycznym, jak i profesjonalnym. Wbudowany interfejs i specjalizowany układ sterowania umożliwia łatwe podłączenie wyświetlacza LCD do mikrokontrolera. Wyświetlacze ciekłokrystaliczne, są wykorzystywane m.in. w panelach sterowania pralek, kuchenek, klimatyzatorów, automatów vendingowych, a także wielu urządzeń szeroko rozumianej automatyki. W naszej ofercie dostępne są wyświetlacze o różnych barwach podświetlania oraz rozdzielczości ekranu.

Wyświetlacze OLED

Organiczna dioda elektroluminescencyjna (OLED lub organiczna LED) jest diodą, w której warstwa emisyjna to warstwa związku organicznego. Emituje ona światło w odpowiedzi na prąd elektryczny.  Zajduje się ona pomiędzy dwiema elektrodami i  zazwyczaj co najmniej jedna z tych elektrod jest przezroczysta. Diody OLED są używane do tworzenia cyfrowych wyświetlaczy w urządzeniach takich jak ekrany telewizyjne, monitory komputerowe, smartfony, podręczne konsole do gier, nawigacje GPS czy mocno przebrzmiałe już palmtopy. Ważnym obszarem badań jest rozwój urządzeń OLED do zastosowań w oświetleniu półprzewodnikowym.

Pionerem OLED został Sony – po odkryciu emisji światła pod wpływem przyłożenia napięcia elektrycznego w polimerze PPV (PPVE) na Uniwersytecie w Cambridge w 1989 roku minęło sporo czasu, zanim firma stworzyła w 2004 roku pierwszy palmtop oparty o wyświetlacz OLED. W 2007 roku ukazał się natomiast film Sony ukazujący elastyczny wyświetlacz OLED o niezbyt jeszcze wówczas imponującej rozdzielczości 120×160 px. 

  • Atuty: największy kontrast spośród obecnych wyświetlaczy, większa skala barw i jasność od LCD i krótszy czas reakcji. 
  • Wady: krótsza żywotność (niebieski OLED – najkrótszy), podatność na wilgoć, większe zużycie energii.

Wyświetlacze dotykowe to coś, z czym miał kontakt każdy, kto kiedykolwiek używał smartfona, tableta albo komputera z matrycą dotykową. Działają w “dwie strony” – pełnią rolę funkcję wprowadzania informacji wejściowych dotykiem i jednocześnie wyświetlają informacje wyjściowe. Czas dostępu jest w nich błyskawiczny, a ostrość i kontrastowość na zachwycającym poziomie. Obok technologii OLED jest jeszcze wspomniane LCD TFT – to rodzaj wariantu wyświetlacza LCD. Nie jest to typ matrycy, lecz rodzaj technologii produkcji tranzystorów. Cechują się zdecydowanie słabszą jakością wyświetlania, trudno je więc porównywać z osiągami OLED, a co dopiero AMOLED. Jest za to mniej “prądożerny” i przydaje się w prostych projektach. Wiele nich współpracuje z komputerami i płytkami Arduino, Raspberry Pi, Odroid czy BeagleBone.

Wyświetlacze

Jak wybrać wyświetlacz?

Jak dobrać wyświetlacz i określić jego kompatybilność? Kluczowa kwestia: interfejs. Jeżeli to HDMI, to będzie kompatybilny ze wszystkim, co ma takie gniazdo. W innym wypadku musimy zwrócić uwagę na interfejsy/rodzaj podpięcia, czyli to, czy dysponujemy DSI, UART, SPI albo podpinaniem przez I2C lub piny GPIO. Pomoże w tym wygodne filtrowanie na stronie sklepu Botland. 

Kolejne różnice niesie podział na ekrany rezystancyjne i pojemnościowe. Ekran rezystancyjny, lub inaczej oporowy, opiera się o dwie plastikowe płytki. Płytkę powierzchniową pokrywa cienka warstwa tlenku cyny i tlenku indu na spodzie, które przewodzą prąd. Poniżej materiału przewodzącego znajduje się druga płytka, pomiędzy którymi zachodzi styk w momencie, gdy użytkownik dotknie wyświetlacza palcem lub rysikiem. Owo zwarcie wskazuje procesorowi miejsce styku dzięki zmierzeniu oporów poziomego i pionowego. 

  • Atuty: dobra widoczność, pozwala na stosowanie pisma odręcznego.
  • Wady: widoczność spada znacznie w słońcu, brak multitouch.

Ekran pojemnościowy natomiast składa się z szybki pokrytej izolatorem. Dotknięcie szybki powoduje zakłócenie przepływu prądu i miejsce styku z ekranem jest mierzone z czterech rogów ekranu. Urządzenia wyposażone w nowsze ekrany pojemnościowe są również zauważalnie droższe. 

  • Atuty: przyzwoita widoczność również w słońcu, obsługa technologii multitouch.
  • Wady: obsługa tylko palcem i materiałami przewodzącymi prąd – niewygodne zwłaszcza w rękawiczkach, podatność na “wariowanie” w temperaturach ujemnych.

Pozostałe kwestie pozostają do naszego wyboru. Warto zwrócić uwagę na wymiary, czyli przekątną w calach, rozdzielczość ekranu i fakt, czy jest w ogóle dotykowy. Jeżeli ma służyć wyłącznie do wyświetlania podanej informacji, na przykład w zakładzie pracy, to nierzadko bywa to po prostu funkcja zbędna. 

Możecie też zawsze skontaktować się z naszym działem technicznym. A poniżej taki bonus:

A poniI jesUrządzenia wyposażone w ekrany pojemnościowe są zdecydowanie droższe od swoich kolegów z ekranami oporowymi Jeśli możecie pozwolić sobie na nieco większy wydatek – celujcie w ekrany pojemnościowe. Praca z nimi to prawdziwa przyjemność. Palce nie męczą się tak, jak przy używaniu telefonów z ekranami z poprzedniej epoki. Wystarczy delikatne muśnięcie aby telefon zareagował.Urządzenia wyposażone w ekrany pojemnościowe są zdecydowanie droższe od swoich kolegów z ekranami oporowymi. Jeśli możecie pozwolić sobie na nieco większy wydatek – celujcie w ekrany pojemnościowe. Praca z nimi to prawdziwa przyjemność. Palce nie męczą się tak, jak przy używaniu telefonów z ekranami z poprzedniej epoki. Wystarczy delikatne muśnięcie aby telefon zareagował.

LED i akcesoria
Wyświetlacze segmentowe i matryce LED
Wyświetlacze e-paper

Podziel się:

Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Oskar Pacelt

Oskar Pacelt

Autor i redaktor ponad 200 wpisów na Botland Blog. Wierzy, że udany tekst jest jak list wysłany w przyszłość. W życiu najbardziej interesuje go prawda, pozostałych zainteresowań zliczyć nie sposób. Zajmuje się ciekawostkami ze świata technologii i nauki. Najlepszy pływak w Botland.

Zobacz więcej:

Dodaj komentarz