рідкокристалічний дисплей

Рідкокристалічний дисплей (РК-дисплей, РК; рідкокристалічний індикатор. РКІ; англ. Liquid crystal display. LCD) - дисплей на основі рідких кристалів. а також пристрій (монітор. телевізор) на основі такого дисплея.

Історія [ред | правити вікі-текст]

Рідкі кристали були відкриті в 1888 році австрійським ботаніком Ф. Рейнитцер, в 1927 році українським фізиком В. К. Фредерікса був відкритий перехід Фредерікса. нині широко використовуваний в рідкокристалічних дисплеях. У 1970-х роках компанією RCA був вперше представлений рідкокристалічний монохромний екран. Рідкокристалічні дисплеї почали використовуватися в електронному годиннику, калькуляторах, вимірювальних приладах. Потім стали з'являтися матричні дисплеї, які відтворюють чорно-біле зображення. У 1987 році компанія Sharp розробила перший кольоровий рідкокристалічний дисплей діагоналлю 3 дюйми.

Гігантський стрибок у розвитку цієї технології стався з появою перших ноутбуків. Спочатку матриці були чорно-білими, потім кольоровими, але тільки «пасивного» типу. Вони досить непогано відображали статичні зображення і робочий стіл ноутбука, але при найменшому русі «картинка» змащувалася - на екрані неможливо було що-небудь розібрати. Природно, це обмежувало сфери використання нового типу дисплеїв. Подальша еволюція рідкокристалічних матриць привела до створення нового їх типу - «активного». Такі дисплеї вже краще справлялися з відображенням на екрані рухомих об'єктів, і це сприяло появі стаціонарних моніторів. На початку ХХI століття з'явилися перші РК-телевізори. Діагональ їх була ще маленькою - близько 15 дюймів. [Джерело не вказано 71 день]

Технічні характеристики [ред | правити вікі-текст]

Найважливіші характеристики ЖК-дисплеїв:

Пристрій [ред | правити вікі-текст]

Субпикселов кольорового РК-дисплея

Конструктивно дисплей складається з наступних елементів:

Склад пікселя РК-матриці:

два прозорих електрода;
шар молекул, розташований між електродами;
два поляризаційних фільтра. площини поляризації яких (як правило) перпендикулярні.

Якби рідких кристалів між фільтрами не було, то світло, що пропускається першим фільтром, практично повністю блокувався б другим фільтром.

Поверхня електродів, що контактує з рідкими кристалами, спеціально оброблена для початкової орієнтації молекул в одному напрямку. У TN-матриці ці напрямки взаємно перпендикулярні, тому молекули за відсутності напруги шикуються в кручені структуру. Ця структура переломлює світло таким чином, що до другого фільтра площину його поляризації повертається і через нього світло проходить вже без втрат. Якщо не брати до уваги поглинання першим фільтром половини неполяризованого світла, осередок можна вважати прозорою.

Якщо ж до електродів докладено напруга, то молекули прагнуть вишикуватися в напрямку електричного поля. що спотворює кручені структуру. При цьому сили пружності протидіють цьому, і при відключенні напруги молекули повертаються в початкове положення. При достатній величині поля практично всі молекули стають паралельні, що призводить до непрозорості структури. Варіюючи напруга. можна управляти ступенем прозорості.

Проходить через осередки світло може бути природним - відбитим від підкладки (в ЖК-дисплеях без підсвічування). Але частіше застосовують штучне джерело світла. крім незалежності від зовнішнього освітлення, це також стабілізує властивості отриманого зображення.

Переваги та недоліки [ред | правити вікі-текст]

Спотворення кольоровості і контрастності зображення на РК-моніторі з малим кутом огляду матриці, при погляді під малим кутом до його площини

Макрофотографія бракованої ЖК-матриці. У центрі можна побачити два дефектних субпікселя (зелений і синій).

Малогабаритні РК-дисплеї без активної підсвічування, що застосовуються в електронному годиннику, калькуляторах і т. П. Мають надзвичайно низьким енергоспоживанням. що забезпечує тривалу (до декількох років) автономну роботу таких пристроїв без заміни гальванічних елементів.

З іншого боку, ЖК-монітори мають і безліч недоліків, часто принципово яких важко, наприклад:

Перспективною технологією, яка може замінити РК-монітори, часто вважають OLED-дисплей (матриця з органічними світлодіодами), проте вона зустріла багато складнощів в масовому виробництві, особливо для матриць з великою діагоналлю.

Технології [ред | правити вікі-текст]

Основні технології при виготовленні ЖК-дисплеїв: TN + film, IPS (SFT, PLS) і MVA. Розрізняються ці технології геометрією поверхонь, полімеру, що управляє пластини і фронтального електрода. Велике значення мають чистота і тип полімеру з властивостями рідких кристалів, застосованого в конкретних розробках.

Час відгуку РК-моніторів, сконструйованих за технологією SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display - кремнієва відображає РК-матриця), зменшено до 5 мс.

В даний час [коли? ] ВУкаіни тільки два підприємства (московський МЕЛТ і Сумиское НПП «Дисплей») розробляють і виробляють РК-дисплеї з технологій TN і STN [джерело не вказано 71 день].

Покращена передача кольору, збільшено дозвіл і PPI. підвищена яскравість і знижений енергоспоживання [8].

VA / MVA / PVA [ред | правити вікі-текст]

Спадкоємицею технології VA стала технологія MVA (multi-domain vertical alignment), розроблена компанією Fujitsu як компроміс між TN- і IPS-технологіями. Горизонтальні і вертикальні кути огляду для матриць MVA складають 160 ° (на сучасних моделях моніторів до 176-178 °), при цьому, завдяки використанню технологій прискорення (RTC), ці матриці не сильно відстають від TN + Film за часом відгуку. Вони значно перевищують характеристики останніх по глибині кольорів і точності їх відтворення.

Перевагами технології MVA є глибокий чорний колір (при перпендикулярному погляді) і відсутність як гвинтовий структури кристалів, так і подвійного магнітного поля. Недоліки MVA в порівнянні з S-IPS: пропажа деталей в тінях при перпендикулярному погляді, залежність колірного балансу зображення від кута зору.

Аналогами MVA є технології:

PVA (patterned vertical alignment) від Samsung;
Super PVA від Sony-Samsung (S-LCD);
Super MVA від CMO;
ASV (advanced super view), також називається ASVA (axially symmetric vertical alignment) від Sharp.

Матриці MVA / PVA вважаються компромісом між TN і IPS, як за вартістю, так і за споживчими властивостями.

PLS [ред | правити вікі-текст]

час відгуку (5-10 мс) порівняно з S-IPS, краще ніж у * VA, але гірше ніж у TN.

PLS і IPS [ред | правити вікі-текст]

Компанія Samsung не давала опису технології PLS [10]. Зроблені незалежними спостерігачами порівняльні дослідження матриць IPS і PLS під мікроскопом не виявили відмінностей [11] [12]. Те, що PLS є різновидом IPS, побічно визнала сама корпорація Samsung своїм позовом проти корпорації LG: в позові стверджувалося, що використовувана LG технологія AH-IPS є модифікацією технології PLS [13].

Підсвічування [ред | правити вікі-текст]

Самі по собі рідкі кристали не світяться. Щоб зображення на рідкокристалічному дисплеї було видимим, потрібен джерело світла. Джерело може бути зовнішнім (наприклад, Сонце), або вбудованим (підсвічування). Зазвичай лампи вбудованої підсвічування розташовуються позаду шару рідких кристалів і просвічують його наскрізь (хоча зустрічається і бічна підсвічування, наприклад, в годиннику).

Зовнішнє освітлення [ред | правити вікі-текст]

Підсвічування лампами розжарювання [ред | правити вікі-текст]

У минулому в деяких наручних годинниках з монохромним ЖК-дисплеєм використовувалася сверхминиатюрная лампа розжарювання. Але через високий енергоспоживання лампи розжарювання є невигідними. Крім того, вони не підходять для використання, наприклад, в телевізорах, так як виділяють багато тепла (перегрів шкідливий для рідких кристалів) і часто перегорають.

Електролюмінесцентна панель [ред | правити вікі-текст]

Монохромні РК-дисплеї деяких годин і приладових індикаторів використовують для підсвічування панелі електролюмінесцентні. Ця панель являє собою тонкий шар крісталлофосфоров (наприклад, сульфіду цинку), в якому відбувається електролюмінесценція - світіння під дією струму. Зазвичай світиться зеленувато-блакитним або жовто-оранжевим світлом.

Підсвічування газорозрядними ( «плазмовими») лампами [ред | правити вікі-текст]

Протягом першого десятиліття XXI століття переважна більшість LCD-дисплеїв мало підсвічування з однієї або декількох газорозрядних ламп (найчастіше з холодним катодом - CCFL. Хоча недавно стали використовуватися і EEFL). У цих лампах джерелом світла є плазма, що виникає при електричному розряді через газ. Такі дисплеї не слід плутати з плазмовими дисплеями. в яких кожен піксель світиться сам і є мініатюрною газорозрядної лампою.