Жидкокристаллический дисплей: различия между версиями

дополнение
(дополнение)
(дополнение)
В 1960-х годах в компании [[RCA]] изучались электрооптические эффекты в [[Жидкие кристаллы|жидких кристаллах]] и использование жидкокристаллических материалов для устройств отображения. В 1964 году [[Хейлмейер, Джордж|Джордж Хейлмейер]] создал первый жидкокристаллический дисплей, основанный на эффекте [[Динамическое рассеяние света|динамического рассеяния]] (DSM). В 1968 году RCA<!-- судя по en-wiki, на тот момент компания официально уже называлась не Radio Corporation of America, а RCA Corporation --> был впервые представлен жидкокристаллический монохромный экран. Жидкокристаллические дисплеи начали использоваться в электронных часах, калькуляторах, измерительных приборах. Потом стали появляться матричные дисплеи, воспроизводящие чёрно-белое изображение.
 
В декабре 1970 года был запатентован скрученный нематический эффект (TN-effect) швейцарской компанией Hoffmann-LaRoche<ref>[http://www.lcd-experts.net/docs/CH532261.pdf Швейцарский патент № 532 261]</ref>. В 1971 году [[Фергасон, Джеймс|Джеймс Фергасон]] в США получил аналогичный патент<ref>[http://www.lcd-experts.net/docs/US3731986.pdf Американский патент № 373 1986]</ref>, и компания ILIXCO (теперь {{нп3|LXD Incorporated|LXD Incorporated|en|LXD Incorporated}}) произвела первые LCD на основе TN-эффекта. В 19831973 году в Швейцарии изобрели новый нематическийSharp материалвыпустила дляпервый ЖК-дисплеевкалькулятор. сТехнология пассивнойTN матрицейприменялась при STNпроизводстве (Super-TwistedNematic)<ref>Europeanкалькуляторов Patentи No.первых EPэлектронных 0131216: Amstutz H.часов, Heimgartnerно D.,была Kaufmannнепригодной M.,Schefferв T.J.,производстве "Flüssigkristallanzeige",больших October 28, 1987.</ref>экранов.
 
В 1983 году в Швейцарии изобрели новый нематический материал для ЖК-дисплеев с пассивной матрицей — STN (Super-TwistedNematic)<ref>European Patent No. EP 0131216: Amstutz H., Heimgartner D., Kaufmann M.,Scheffer T.J., "Flüssigkristallanzeige", October 28, 1987.</ref>. Но такие матрицы придавали пропускаемому белому свету желтый или голубой оттенок. Чтобы исправить этот недостаток, специалисты корпорации Sharp изобрели конструкцию под названием Double STN.
 
В 1987 году компания [[Sharp]] разработала первый цветной жидкокристаллический дисплей диагональю {{num|3|дюйма}}, в 1988 — первый в мире 14-дюймовый цветной TFT LCD. В 1990-е годы разные компании приступили к разработке альтернатив TN и STN дисплеям.
 
== Устройство ==
[[Файл:LCD subpixel (ru).png|thumb|320px|Субпиксел цветного ЖК-дисплея]]
Конструктивно дисплей состоит из следующих элементов:
* ЖК-матрицы (первоначально — плоский пакет стеклянных пластин, между слоями которого и располагаются жидкие кристаллы; в 2000-е годы начали применяться гибкие материалы на основе [[Полимеры|полимеров]]);
* корпуса, чаще [[пластик]]ового, с металлической рамкой для придания жёсткости.
 
Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.
 
Проходящий через ячейки свет может быть естественным — отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют [[Искусственные источники света|искусственный источник света]], кроме независимости от внешнего освещения, это также стабилизирует свойства полученного изображения.
[[Файл:LCD subpixel (ru).png|thumb|320px|Субпиксел цветного ЖК-дисплея]]
Состав пикселя ЖК-матрицы:
* два прозрачных [[электрод]]а;
Если бы жидких кристаллов между фильтрами не было, то свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокировался бы вторым фильтром.
 
===Типы ЖК-матриц===
==='''Технология TN (Twisted Nematic — скрученный [[Нематические жидкие кристаллы|нематик]])==='''.
На поверхность электродов, контактирующую с жидкими кристаллами, нанесены микроскопические параллельные бороздки, и молекулы нижнего слоя жидкого кристалла, попадая в углубления, принимают заданную ориентацию. Вследствие [[Межмолекулярное взаимодействие|межмолекулярного взаимодействия]] последующие слои молекул выстраиваются друг за другом. В TN-матрице направления бороздок двух пластин (плёнок) взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения образуют спираль из промежуточных ориентаций, которая и дала название технологии. Эта винтовая структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра [[поворот плоскости поляризации|плоскость его поляризации поворачивается]], и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света, ячейку можно считать прозрачной.
 
Если постоянное напряжение приложено в течение долгого времени, жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется [[переменный ток]] или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).
 
Основными недостатками являются низкое качество цветопередачи, малые углы обзора и низкая контрастность, а достоинством — высокую скорость обновления.
===Технология STN (Super Twisted Nematic — нематик с суперскручиванием)===
 
==='''Технология STN (Super Twisted Nematic — нематик с суперскручиванием)==='''.
Бороздки на подложках, ориентирующие первый и последний кристалл, расположены под углом более 200° друг к другу, а не 90°, как в обычной TN.
 
'''Технология Double STN'''.
Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.
Одна двухслойная DSTN-ячейка состоит из двух STN-ячеек, молекулы которых при работе поворачиваются в противоположные стороны.
 
'''Технология DSTN — Dual-ScanTwisted Nematic'''. Экран делится на две части, каждая из которых управляется отдельно.
Проходящий через ячейки свет может быть естественным — отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют [[Искусственные источники света|искусственный источник света]], кроме независимости от внешнего освещения, это также стабилизирует свойства полученного изображения.
 
Таким образом, полноценный [[Компьютерный монитор|монитор]] с ЖК-дисплеем состоит из высокоточной электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля [[Подсветка ЖК-дисплеев|подсветки]], блока питания и корпуса с элементами управления. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.