Жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей, ЖКД; жидкокристаллический индикатор, ЖКИ; англ. liquid crystal display, LCD) — дисплей на основе жидких кристаллов, а также устройство (монитор, телевизор) на основе такого дисплея.
Экраны LCD-мониторов (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) изготовлены из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.
Основной их особенностью является возможность изменять ориентацию в пространстве под воздействием электрического поля. А если сзади матрицы поставить источник света, то, проходя через кристалл, поток будет окрашиваться в определенный цвет. Изменяя напряжённость электрического поля, можно изменять положение кристаллов, а значит и видимое количество одного из основных цветов. Кристаллы работают, как клапан или фильтр. Управление всей матрицей даёт возможность вывода на экран определённого изображения.
Разборка ЖК экрана-матрицы телевизора.
Жидкокристаллические материалы были открыты еще в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером, но только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение.
В конце 1966 г. корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD-монитора – цифровые часы. Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией. В октябре 1975 г. уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы.
Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. Так, в 1976 г. Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселов.
Одним из самых качественных типов LCD-матриц является IPS. Именно IPS технология доминирует в мобильных устройствах, так как она обладает хорошей цветопередачей и, что особенно важно для смартфонов — хорошими углами обзора.
Ресурс работы ЖК телевизора (дисплея) около 60000 часов.
Светодиодный экран (LED screen, LED display) — устройство отображения и передачи визуальной информации (дисплей, монитор, телевизор), в котором каждой точкой — пикселем — является один или несколько полупроводниковых светодиодов (LED).
LED — именно так сейчас принято сокращенно называть жидкокристаллическую (ЖК) панель со светодиодной (LED) подсветкой. Не так давно для подсветки ЖК-матрицы использовались люминисцентные лампы (CCFL), но сегодня их окончательно и бесповоротно вытеснили светодиоды. Матрица работает на просвет.
Сколько Будет Стоить САМОДЕЛЬНЫЙ LCD Пиксель на Жидких Кристаллах?
По сути, каждый RGB-пиксель представляет собой «заслонку» (а фактически фильтр) для света, излучаемого светодиодами. Кстати, очень интересный вариант, когда в телевизоре используется «локальная» подсветка, то есть множество светодиодов установлены позади матрицы и могут освещать только определенную зону. Тогда достигается высокий показатель контрастности в одном кадре, однако первые такие модели буквально «шли пятнами». Впрочем, сегодня большинство LED-телевизоров имеют торцевую подсветку, когда диоды расположены по бокам (в торце). Такая конструкция и позволяет сделать предельно плоские, энергоэффективные и легкие видеопанели.
Чаще всего срок службы LED телевизоров принадлежит диапазону от 50 до 100 тысяч часов.
Органический светодиод (англ. organic light-emitting diode, сокр. OLED) — полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, эффективно излучающих свет при прохождении через них электрического тока.
Основная технология создания дисплеев основана на том, что органическая пленка на углеродной основе помещается между двумя проводниками, пропускающими электрический ток, из-за которого пленка излучает свет.
Главное отличие этой технологии от LED в том, что свет испускается каждым пикселем в отдельности, так что яркий белый или красочный цветной пиксель может находиться рядом с пикселем черного или совершенно другого цвета, и они не будут влиять друг на друга.
Это отличает их от традиционных ЖК-панелей, которые оснащаются специальной подсветкой, свет от которой проходит через слой пикселей.
К сожалению, между собой OLED пиксели отличаются не только цветом, но и рядом других характеристик — уровнем яркости, сроком службы, скоростью включения/выключения и прочими. Чтобы обеспечить относительно равномерные характеристики экрана в целом, производителям приходится идти на самые разные ухищрения: варьировать форму и размер светодиодов, размещать их в особом порядке, использовать программные трюки, регулировать яркость свечения с помощью ШИМ (то есть, грубо говоря, пульсацией), и так далее.
Причем технологии реализации самих матриц немного различаются. Так, в LG используется «сэндвич», а у Samsung — классическая RGB-схема. OLED можно гнуть вроде как без особых последствий. Поэтому вогнутые телевизоры также были построены на базе этой технологии.
Источник: php-web.info
LCD (Liquid Crystal Displays) жидкокристаллический экран
Телевизоры – техника, прошедшая достаточно длительный период технологичного развития, начиная от конструкций на громоздких ЭЛТ и завершая (на данный момент времени) гибкими плёночными конструкциями. Технология экранов LCD (жидкостно-кристаллических дисплеев), используемых в составе телевизионной и другой техники, уже успела, однако, устареть. Тем не менее, эта модель системы остаётся широко востребованной.
- 1 Что такое жидкие кристаллы?
- 2 Конструкция жидкокристаллического экрана
- 2.1 Как изготавливают жидкокристаллические экраны с пассивной матрицей?
- 2.2 Как изготавливают жидкокристаллические экраны с активной матрицей?
Что такое жидкие кристаллы?
Концепцию жидкие кристаллы разработчики стремятся совершенствовать. Нужно отметить – модернизация сопровождается положительными результатами. К тому же следует отдать должное такому качеству LCD экранов, как долговечность. Рассмотрим подробнее эту технологию.
Жидкокристаллические экраны состоят из жидких кристаллов, которые активируются электрическим током. Жидкие кристаллы используются для отображения одной или нескольких строк буквенно-цифровой информации на экранах различных устройств:
- факсимильных аппаратов,
- портативных компьютеров,
- автоответчиков,
- научных приборов,
- портативных проигрывателей компакт-дисков, часов и т. д.
Самый дорогой и продвинутый тип — устройства на активной матрице, используются в качестве экранов ручных цветных телевизоров. Соответственно, этот же тип матрицы применим к стационарным телевизорам высокой чёткости с большим экраном.
Пиксели управляются разными способами на жидкостно-кристаллических и плазменных экранах. Если каждый отдельный пиксель плазменного экрана представлен миниатюрной люминесцентной лампой, на экране LCD телевизора используются пиксели жидких кристаллов. На первый взгляд особой разницы нет. Однако для лучшего понимания следует определиться, что такое жидкие кристаллы.
Первый работающий жидкокристаллический дисплей LCD разработали в 1968 году. Ещё год потребовался для того, чтобы обнаружить эффект так называемого скрученного нематического поля, позволяющего получать качественное изображение. Первыми из продуктов появились жидкокристаллические наручные часы и жидкокристаллические дисплеи калькуляторов (конец 1970-х).
Сегодня LCD технология широко используется для производства компьютерных дисплеев и телевизионных приёмников. В таких конструкциях плотность киральной фазы такова, что проходящий через фазу поляризованный свет поворачивается на 90°, что соответствует ориентации правого поляризационного фильтра. Будучи в подобном состоянии, свет проходит и освещает поверхность пикселя.
Когда на жидкокристаллическую фазу накладывается электрическое поле, молекулы компонента выстраиваются в пространстве, киральность утрачивается. Свет, поступающий в ячейку, не проходит поворота плоскости поляризации, блокируется правым поляризационным фильтром. Соответственно, пиксель экрана выключается. Вот такой функционал в общем представлении демонстрирует жидкий кристалл.
Существует два основных типа ЖК-дисплеев:
- Пассивная матрица (PMLCD).
- Активная матрица (AMLCD).
Второй вариант более продвинутый. Яркие и удобные для чтения дисплеи с активной матрицей используют транзисторы за каждым пикселем для усиления изображения. Однако процесс производства AMLCD гораздо сложнее, чем для LCD-дисплеев с пассивной матрицей. Практически 50% произведенных изделий отсеиваются по причине производственного брака.
Всего одного небольшого дефекта конструкции достаточно, чтобы забраковать AMLCD. Это одна из причин дороговизны таких продуктов.
Конструкция жидкокристаллического экрана
Рабочий жидкокристаллический экран состоит из нескольких компонентов:
- дисплейного стекла,
- приводной электроники,
- управляющей электроники,
- механического блока,
- блока питания.
Стекло жидкокристаллического экрана, за которым расположены жидкие кристаллы, покрыто рядами и колонками электродов с контактными площадками для подключения управляющей электроники (электрического тока). Электроника привода представлена интегральной схемой, через которую подаётся ток «возбуждения» электродов ряда и колонок.
Управляющая электроника также представлена интегральной схемой. Эта интегральная схема декодирует и интерпретирует входящие сигналы — например, от портативного компьютера к электронике привода. Механическая упаковка – собственно, рама, благодаря которой крепятся печатные платы привода и управляющей электроники к стеклу жидкокристаллического экрана.
Для всех конструкций жидкокристаллических экранов, жидкий кристалл зажат между подложками — двумя кусочками стекла или прозрачного пластика. Чтобы устранить дефект контакта жидких кристаллов и стекла, производители жидкокристаллических экранов применяют боросиликатное стекло, где мало ионов, либо наносят на стекло слой диоксида кремния.
Диоксид кремния предотвращает попадание ионов на поверхность стекла, а также попадание влаги. Ещё более простым решением является использование пластика вместо стекла. Использование пластика также делает дисплей светлее. Однако недорогие пластмассы рассеивают лучи света больше чем стекло и способны химически реагировать с жидкокристаллическими веществами.
Значительная доля современных конструкций жидкокристаллических экранов дополняются источником света в задней части дисплея (подсветкой). Используется подсветка флуоресцентного света, имитирующая на экране более тёмный цвет жидкого кристалла в облачной фазе. Некоторые производители дополнительно используют листы материала поляризатора для усиления этого эффекта.
Как изготавливают жидкокристаллические экраны с пассивной матрицей?
Изготовление пассивных матричных жидкокристаллических экранов (PMLCD) — это многоступенчатый производственный процесс. Переднюю и заднюю стеклянные подложки жидкокристаллического экрана сначала полируют, промывают, покрывают диоксидом кремния (SiO2).
Затем на стекло напыляют паровой фазой слой оксида индия-олова и вытравливают желаемый рисунок. На следующем этапе наносится длинная цепочка слоя полимера с целью корректного выравнивания жидких кристаллов, с последующим закреплением герметизирующей смолой. Получившийся стеклянный «сэндвич» заполняют жидкокристаллическим материалом.
Чтобы сделать жидкокристаллический экран визуально эффективным, добавляются поляризаторы. Эти элементы обычно изготавливаются из растянутых поливиниловых спиртовых пленок, содержащих йод. Такие плёнки располагаются между слоями ацетата целлюлозы. Цветные поляризаторы, сделанные с использованием красителя вместо йода, также допустимы к производству.
Большинство производителей закрепляют поляризатор к стеклу при помощи акрилового клея, после чего покрывают элемент пластиковой защитной плёнкой. Нередко практикуется создание отражающих поляризаторов, которые также используются в конструкциях жидкокристаллических экранов. Делается такой элемент в виде простого отражателя на основе металлической фольги.
Как изготавливают жидкокристаллические экраны с активной матрицей?
Процесс изготовления жидкокристаллических экранов на активной матрице (AMLCD), в принципе, напоминает процесс производства изделий с пассивной матрицей. Однако отличается большими производственными сложностями. Обычно этапы нанесения покрытия SiO2, оксида индия-олова и травление фоторезистом, заменяются множеством других различных этапов.
Для производственного варианта активной матрицы (AMLCD) каждый компонент жидкокристаллического экрана изменяется для более точной правильной работы с тонкопленочным транзистором и электроникой. Эти электронные компоненты используются для усиления и коррекции изображения ЖК экрана. Как и пассивные матрицы, дисплеи на активной матрице представляют те же самые «сэндвичи», содержащие ряд компонентов:
- поляризационную пленку;
- две натриевых барьерных плёнки (SiO2);
- цветной фильтр;
- верхнее покрытие цветного фильтра из акрила / уретана;
- прозрачный электрод;
- ориентационную пленку из полиамида;
— фактический жидкокристаллический материал, включающий пластиковые / стеклянные прокладки для поддержания надлежащей толщины жидкокристаллического элемента.
Заключительный штрих для LCD телевизоров
Будущее жидкокристаллических экранов напрямую связано с активной матрицей. Несмотря на высокий процент брака на текущем уровне производства, ожидается постепенное совершенствование процесса изготовления активных матриц (AMLCD).
Фактически уже появились компании, предлагающие оборудование для ревизии и восстановления отбракованных изделий. Благодаря такому оборудованию, явным видится снижение коэффициента брака от величины 50%, до величины более низкой, примерно, 30- 35%.
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Z-Сила — публикации материалов интересных полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мульти-тематическая информация — СМИ .
Источник: zetsila.ru
Жидкокристаллический дисплей
Жидкокристаллический дисплей (ЖК-экран, ЖКД; жидкокристаллический индикатор, ЖКИ; англ. liquid crystal display , LCD ) — экран на основе жидких кристаллов.
Простые приборы с ЖКИ (электронные часы, термометры, плееры, телефоны и пр.) могут иметь монохромный или 2—5-цветный дисплей. С появлением быстрой светодиодной подсветки появились дешёвые сегментные и матричные многоцветные ЖКИ с последовательной подсветкой цветов (англ.) ( рус. [1] или TMOS [en] [2] . В настоящий момент многоцветное изображение обычно формируется с помощью RGB-триад, используя ограниченное угловое разрешение человеческого глаза.
Дисплей на жидких кристаллах используется для отображения графической или текстовой информации в компьютерных мониторах (также и в ноутбуках), телевизорах, телефонах, цифровых фотоаппаратах, электронных книгах, навигаторах, планшетах, электронных переводчиках, калькуляторах, часах и т. п., а также во многих других электронных устройствах.
Источник: wiki2.org