Sånn fungerer TV- og dataskjermen

Vi omgir oss med moderne flatskjermer, både i smartklokker, mobiltelefoner, nettbrett, TV og datamaskiner. Selv i mange av de nyeste bilene får vi informasjon via flatskjermer. Men hva skjer inne i en sånn flatskjerm?

I denne forklaringen starter vi bakerst, med lyskilden. Lyskilden kan benytte led-teknologi eller andre typer lyskilder. Poenget med denne lyskilden er å gi nok hvitt lys. De fleste lyskildene er justérbare, i moderne mobiltelefoner blir lyskilden justert automatisk etter tid på døgnet og hvor mye lys det er i omgivelsene.

Foran lyskilden er det et matt glass, som gjør at lyskilden oppfattes som helt jevn.

Foran glasset sitter det et polarisasjonsfilter, som gjør at kun lys med bølger i én retning slipper gjennom. Dette er vesentlig for at de neste lagene skal gi ønsket effekt.

Foran filteret sitter det et tynt lag med transistorer, såkalt tynnfilmelektronikk, som styrer det neste laget. Hver transitor har en egen adresse. Bildekortet sender ulike verdier til de ulike adressene, det er sånn bildene dannes. 

Dataskjermene sender ut nye bilder f.eks 60 ganger per sekund, dette er for raskt til at vi klarer å oppfatte det og vi opplever at bevegelser ser ut som bevegelser og ikke som enkeltbilder, selv om det altså egentlig er veldig mange enkeltbilder.

Det neste laget er der magien skjer. Dette laget består av såkalte flytende krystaller (LCD). Dette er en væske som kan vri lyset hvis tynnfilmelektronikken sender strøm inn i dette laget, hvor mye strøm som sendes inn i laget med flytende krystaller avgjør hvor mye lyset blir vridd. Lyset kan vris i 256 ulike stillinger, fra uvridd til vridd i 90 grader, altså på tvers av opprinnelig bølgeretning.

Små plastkuler som er nøyaktig like store sørger for at dette LCD-laget alltid er like tykt overalt. Disse kulene kalles ugelstadkuler, oppkalt etter den norske oppfinneren: kjemikeren John Ugelstad (1921–1997).

Foran LCD-laget sitter det fargefiltre, som farger det hvite lyset rødt, grønt eller blått (RGB). Dette er de samme fargene som øynene våre kan registrere med fargereseptorene: øyets tapper. Like mengder av disse fargene oppfatter vi som hvitt lys.

Hvis du studerer en TV-skjerm med lupe/forstørrelsesglass kan du se disse bittesmå fargepunktene. Moderne dataskjermer har så små punkter at det knapt er mulig å se de selv med lupe.

Foran fargefilteret sitter det et nytt polarisasjonsfilter. Dette er vridd 90 grader i forhold til det bakerste polarisasjonsfilteret. Når man legger to polarisasjonsfiltere oppe på hverandre og vrir det ene 90 grader i forhold til det andre, så blokkeres alt lys.

Det betyr at der LCD-laget ikke vred lyset, der er flatskjermen svart, de andre stedene vil man kunne se ulike farger. Det er 256 mulige nivåer av hver farge, altså rødt, grønt og blått. Dette betyr at skjermen kan vise 256 • 256 • 256 = 16 777 216 mulige farger, der 0-verdien av de tre fargene gir svart skjerm og 256-verdien av de tre fargene gir hvitt lys.

Helt forrest ligger det et beskyttende glasslag. På enkelte skjermer er dette glasslaget ikke glass, men klar plast. Ikke trykk på slike skjermer, det kan ødelegge skjermen.

 

På Vitensenteret i Trondheim finnes det en modell der det forreste polarisasjonsfilteret er flyttet fram i ei egen ramme et stykke foran resten av skjermen. Ser man bak denne ramma, så ser skjermen hvit og intetsigende ut, men ser man gjennom det framflyttede ramma, så ser man bildet som skjermen egentlig forsøker å vise. Og den viser illustrasjonene i denne artikkelen, altså oppbyggingen av flatskjermer.