Жидкокристаллический дисплей

Жидкокристаллический монитор

Жидкокристаллический дисплей ( англ. liquid crystal display (LCD) - это электронное устройство визуального отображения информации ( дисплей), принцип действия которого основан на явлении электрического перехода Фредерикса в жидких кристаллах. Дисплей состоит из произвольного количества цветных или монохроматических точек ( пикселей), и источники света или отражателя ( рефлектора).

Каждая из цветных точек ЖКД состоит из нескольких ячеек (как правило, из трех), впереди которых устанавливаются световые фильтры (чаще всего - красный, синий и зеленый). То есть цвет определенной точки и ее яркость определяется интенсивности свечения ячеек, из которых она состоит.

Управление каждой жидкокристаллической ячейкой осуществляется с помощью напряжения, которое подает на ячейку один из транзисторов тонкой подложки ( TFT - аббревиатура английского выражения "Thin Film Transistors").

Жидкокристаллические дисплеи имеют низкое енергоспоживавання, поэтому они нашли широкое применение, как в карманных устройствах ( часах, мобильных телефонах, карманных компьютерах), так и в компьютерных мониторах, телевизорах и т.д..

Пиксель состоит из: цветного фильтра; горизонтального поляризатора; окруженного двумя слоями стекла экрана слоя, который способен изменять свою поляризацию; вертикального фильтра.

Строение

Экран LCD представляет собой массив маленьких сегментов ( пикселей), которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, который называют субстратом или подложкой. Промежуток между слоями заполнено тонким слоем жидкого кристалла. На панелях имеются бороздки, придающие им специальной ориентации. Бороздки расположены параллельны между собой в пределах каждой панели, но бороздки одной панели перпендикулярны бороздок другой. Продольные бороздки образуются вследствие нанесения на стеклянную поверхность тонких пленок прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается.

Бороздки ориентируют молекулы жидкого кристалла одинаково во всех ячейках. Молекулы одного из типов жидких кристаллов (нематика) при отсутствии напряжения поворачивают векторы электрического (и магнитного) полей световой волне на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной направлению распространения светового луча. Нанесение бороздок на поверхность стекла позволяет обеспечить одинаковый угол поворота плоскости поляризации для всех ячеек. Промежуток между панелями очень тонкий.


Принцип действия

Работа ЖК-дисплея основана на явлении поляризации светового потока. Кристаллы- поляроиды способны пропускать только ту составляющую света, вектор магнитной индукции которой лежит в плоскости, параллельной оптической плоскости поляроида. Для остальных светового потока поляроид будет непрозрачным. Таким образом поляроид как бы просеивает свет. Этот процесс называется поляризацией света. С открытием класса жидкостей, длинные молекулы которых чувствительны к электростатического и электромагнитного поля и способны поворачивать плоскость поляризации света, появилась возможность управлять поляризацией. Эти аморфные вещества за схожесть с кристаллическими веществами по электрооптическими свойствами, а также за способность принимать форму сосуда, назвали жидкими кристаллами.


Прохождение света

ЖК панель освещается источником света (в зависимости от того, где оно расположено, жидкокристаллические панели работают на отражение или на прохождение света). Плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90 ? при прохождении одной панели.

Если ячейки приложить электрическое поле, молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль поля, угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 градусов.

Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникает необходимость добавить к стеклянным панелям еще два других слоя, выполняющих роль поляризационных фильтров. Эти фильтры пропускают только составляющую светового луча с заданной поляризацией. Поэтому при прохождении поляризатора пучок света будет ослаблен в зависимости от угла между его плоскостью поляризации и осью поляризатора. При отсутствии напряжения ячейка прозрачна, так как первый поляризатор пропускает только свет с соответствующим вектором поляризации. Благодаря жидким кристаллам вектор поляризации света поворачивается и к моменту прохождения пучка ко второму поляризатора он уже повернут так, что проходит через второй поляризатор без помех.

В присутствии электрического поля поворот вектора поляризации происходит на меньший угол, тем самым второй поляризатор становится только частично прозрачным для излучения. Если разность потенциалов будет такой, что поворота плоскости поляризации в жидких кристаллах не произойдет совсем, то световой луч будет полностью поглощен вторым поляризатором, и освещенный сзади экран будет казаться черным (лучи подсветки целиком поглощаются экраном). Если расположить большое число электродов, которые создают разные электрические поля в отдельных местах экрана (ячейках), то появится возможность при правильном управлении потенциалами этих электродов отображать на экране элементы изображения. Электроды инкапсулируют в прозрачный пластик и придают им любую форму. Технологические новшества позволили ограничить их размеры величиной маленькой точки, соответственно на маленьком участке экрана можно расположить большее число электродов, что увеличивает разрешение LCD-монитора и позволяет отображать даже сложные изображения в цвете. Для вывода цветного изображения необходима подсветка монитора сзади, таким образом, чтобы свет исходил из задней части LCD. Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение с хорошим качеством, даже если окружающая среда не является светлой. Для получения цветного изображения используют три фильтры, выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Благодаря комбинированию трех основных цветов для каждой точки или пикселя экрана появляется возможность воспроизвести любой цвет.


Электроника Это незавершенная статья о электронику.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.


Технологии Это незавершенная статья по технологии.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.