LCD- ehk vedelkristallekraanid on meie igapäevaelu osa tuhandel ja veel mõnel moel. Neid leiab mobiiltelefonidel, külmkappidel, televiisoritel, käekelladel, kalkulaatoritel, arvutitel ja veel lugematul hulgal seadmetel.
Enne kui rääkida vedelkristallekraanidest või LCD-dest (ingl liquid cristal display) tuleb peatuda sellel, mis ikkagi on vedelkristall. Me teame, et ainetel on harilikult kolm olekut - gaasiline, vedel ja tahke. Vedelkristallide avastamisega 19. sajandi lõpus selgus, et osal ainetel eksisteerivad ka teatud üleminekufaasid. Praegu teame, et neid võib igal üksikul ainelgi olla tunduvalt rohkem kui üks. Üheks niisuguseks üleminekufaasiks on ka vedelkristalliline olek. Selles olekus on ainel, mis pealtnäha justkui vedelik, teatud omadused, mis on iseloomulikud ainult tahketele kehadele. Meid huvitavaks omaduseks on vedelkristallide võime muuta valguse polarisatsiooni suunda, ja nad on eriti kasulikud seetõttu, et teatud välismõju, nii elektrilise, magnetilise kui ka mehaanilise abil saab üksikute vedelkristallimolekulide polarisatsiooni suunda muuta. Vedelkristalli polarisatsioon tähendab lihtsustades seda, mis suunas võnkuvat valgust see üksik kristall läbi laseb.
Vedelkristallekraanides kasutataksegi just seda omadust. Tavaline vedelkristallekraani üks nähtav ühik, näiteks arvutiekraani piksel või siis kalkulaatori trapetsikujuline kriips, on harilikult "pakitud" teatud polümeersesse pakki. Selle "tagumisele" poolele on paigutatud ränidioksiidkate ja "esimesele" poolele indium-tina-oksiidi (keemiline valem ITO) kiht ning nende ümber spetsiaalsed klaasid. Oksiidid täidavad teineteisega risti olevate polaroidide rolli, mis tähendab seda, et ilma voolu toimeta valgus sellest vedelkristalli "kastist" läbi ei paista. Välise voolu toimel hakkavad kristallid orienteeruma heeliksisarnaselt. Teatud piisava pinge korral moodustavad kristallid ideaalisarnase heeliksi ning peaaegu kogu peale langev valgus paistab kristallist läbi. Värvilise vedelkristalli korral paikneb sellise kristalli ees ka valgusfilter, mis muudab kristalli piksli kas siniseks, roheliseks või punaseks.
Kalkulaatoris on iga vedelkristalli piksel ühendatud eraldi vooluallikaga ja seal kontrollitakse otse iga piksli sisse- ja väljalülitamist. Ent hariliku, 15-tollise sülearvuti ekraanil resolutsiooniga 1280 *800 on ligi 3,1 miljonit pikslit, mille puhul on 3,1 miljoni juhtme vedamine mõeldamatu, rääkimata siis veel suurema piksliarvuga ekraanidest. Sellistel suurtel ekraanidel kontrollitakse pikslite sisse- ja väljalülitamist spetsiaalse võresüsteemiga, kus lülitatakse voolu alla korraga üks rida. Seejärel lülitatakse vool sisse kõigis selles reas valgustatavates veergudes. Sama kordub järgmise reaga. Kuna on vajalik, et vool püsiks kristallis natuke kauem, kui kristall voolu all on, sest tahame ju arvuti ekraanil näha püsivalt kogu pilti, siis on igale kristallile lisatud ka transistor ja kondensaator. Kontrollides iga üksikut pikslit eraldi, saadaksegi kokku täielik pilt, mida näeme ka ekraanil.
TIIT SEPP (1985) on lõpetanud Tartu Ülikooli füüsika bakalaureuseõppe ja jätkab õpinguid magistrantuuris, TÜ Füüsika Instituudi teoreetilise füüsika labori liige ja Eesti Füüsika Seltsi veebiportaali www.fyysika.ee toimetaja.
