Светодиод и ЖК-дисплей — это одно и то же?

Мы объясним технологию и условные обозначения, а затем выделим некоторые мониторы HP, которые могут идеально подойти для ваших нужд. Давайте разберемся, что такое ЖК-мониторы и светодиодные мониторы и как выбрать подходящий для вас.

Описание жидкокристаллических дисплеев

Оба типа дисплеев используют жидкие кристаллы для создания изображения.Разница в подсветке. В то время как в стандартном ЖК-мониторе используется флуоресцентная подсветка, в светодиодном мониторе для подсветки используются светодиоды. Светодиодные мониторы обычно имеют превосходное качество изображения, но они бывают разных конфигураций подсветки. И некоторые конфигурации подсветки создают лучшие изображения, чем другие.

ЖК-монитор и светодиодный монитор — краткая история

До 2014 года плазменные дисплеи были наиболее распространенными дисплеями. Но затем ЖК-экран взял верх. ЖК-дисплей означает жидкокристаллический дисплей.Мы обсудим, что это значит, через минуту. Но сначала важно отметить, что в светодиодах также используются жидкие кристаллы, поэтому название несколько вводит в заблуждение. Технически, «светодиодный монитор» действительно должен называться «светодиодный ЖК-монитор».

Как работает ЖК-технология

Во-первых, давайте рассмотрим, как ЖК-мониторы и светодиодные мониторы используют жидкие кристаллы. Наука, стоящая за этим материалом, представляет собой невероятно сложное сочетание оптики, электротехники и химии. Но мы объясним это простым языком.

Жидкие кристаллы

Ключевым термином здесь является «жидкий кристалл». В старшей школе вас, возможно, учили, что существует три состояния материи: твердые тела, жидкости и газы. Но есть вещества, которые на самом деле представляют собой странную смесь разных состояний. Жидкий кристалл — это вещество, обладающее свойствами как твердого тела, так и жидкости. Когда вы попадаете на высшие уровни науки, вы начинаете обнаруживать, что все, что вы когда-то знали, неверно.

• Свойства твердого вещества: Молекулы в жидком кристалле могут образовывать простую высокогеометрическую форму
• Свойства жидкости: Молекулы в жидком кристалле также могут иметь жидкую неструктурированную форму

Обычно молекулы в жидком кристалле сгруппированы в очень плотную и неструктурированную структуру.Но когда жидкий кристалл подвергается воздействию электричества, молекулы внезапно расширяются в очень структурированную, взаимосвязанную форму [1].

пикселей

Каждый пиксель состоит из трех цветовых фильтров, которые называются «субпикселями». Для каждого пикселя есть красный, синий и зеленый субпиксель [1].

Как работают ЖК-дисплеи

Каждый пиксель состоит из двух стеклянных листов, а крайний лист имеет субпиксели. Жидкие кристаллы зажаты между двумя листами. ЖК-мониторы

имеют подсветку позади экрана, которая излучает белый свет, и свет не может проходить через жидкие кристаллы, пока они находятся в жидком состоянии.Но когда пиксель используется, монитор подает электрический ток на жидкие кристаллы, которые затем выпрямляются и позволяют свету проходить через них [2].

Каждый пиксель имеет три отдельные подсветки, которые могут светить через красный, синий или зеленый цветовой фильтр — так пиксель может излучать определенный цвет.

Структура ЖК-экрана

Вот как ЖК-экран устроен от задней части (дальше от вас) до передней (ближайшей к вам):

• Подсветка
• Лист № 1
• Жидкий кристалл
• Лист № 2 , с цветными фильтрами
• Экран

Типы задней подсветки

Хотя и ЖК-мониторы, и светодиодные мониторы используют жидкие кристаллы, именно подсветка действительно отличает их друг от друга [2].

Подсветка ЖК-дисплея

Светодиодная подсветка

не используются люминесцентные лампы. Вместо этого они используют «светодиоды», которые представляют собой очень маленькие огни. Есть два метода светодиодной подсветки: полноразмерная подсветка и боковая подсветка.

Полнодиапазонная подсветка

При полноразмерной задней подсветке светодиоды размещаются равномерно по всему экрану, аналогично установке ЖК-дисплея. Но что другое, светодиоды расположены зонами. Каждую зону светодиодного освещения можно затемнить (также известное как локальное затемнение).

Локальное затемнение — очень важная функция, которая может значительно улучшить качество изображения. Лучшие изображения — это изображения с высокой контрастностью; Другими словами, изображения, в которых есть как очень яркие, так и очень темные пиксели одновременно.

Когда есть область изображения, которая должна быть темнее (например, ночное небо), светодиоды в этой области изображения могут быть затемнены, чтобы создать более естественный черный цвет. Это невозможно на стандартных ЖК-мониторах, где все изображение равномерно освещено.

Благодаря локальному затемнению монитор может создавать более точное освещение, что приводит к более качественному изображению.

Боковое освещение

Некоторые светодиодные мониторы имеют краевое освещение. Здесь светодиоды размещаются по краю экрана, а не за ним.Светодиоды могут быть размещены:

• Вдоль нижней части экрана
• Вдоль верхней и нижней части экрана
• Вдоль левой и боковой сторон экрана
• Вдоль всех четырех сторон экрана

Есть в дисплеях с боковой подсветкой отсутствуют возможности локального затемнения, поэтому они не могут создавать изображения такого же высокого качества, как изображения, создаваемые полноразмерными светодиодами. Однако краевое освещение позволяет производителям создавать очень тонкие дисплеи, производство которых не требует таких больших затрат и которые лучше при ограниченном бюджете.

Сравнение ЖК-дисплея и светодиода

Когда дело доходит до качества изображения, полноразмерные светодиодные мониторы почти всегда превосходят ЖК-мониторы. Но имейте в виду, что лучше только светодиоды с полным массивом. Светодиоды с боковой подсветкой могут фактически уступать ЖК-мониторам.

Что лучше для игр: ЖК или светодиод?

Полноразмерный светодиодный монитор должен стать вашим выбором номер один для игр. Держитесь подальше, если его краевое освещение. Проблема с краевым освещением заключается в том, что у вас меньше оптимальных углов обзора для игр.Это не проблема, если вы предпочитаете сидеть прямо перед экраном во время игры. Но если вам нравится откинуться в кресле или смотреть под разными углами, вы обнаружите, что светодиод с боковой подсветкой теряет видимость, когда вы уходите от центрального угла обзора.

Но даже если вы играете прямо перед монитором, у светодиодов с боковой подсветкой больше проблем с бликами, чем у полноразмерных светодиодов. Это из-за неравномерного освещения (очень яркое по краям, темнее по мере приближения к центру экрана).Поскольку пиксели освещены равномерно, ЖК-мониторы, как правило, имеют лучшие углы обзора и антибликовое покрытие, чем светодиоды с боковой подсветкой.

Светодиоды с боковой подсветкой лучше подходят для ограниченного пространства и бюджета

Светодиоды с боковой подсветкой действительно имеют два больших преимущества. Если у вас очень мало места для монитора, вам понравятся светодиоды с боковой подсветкой, потому что они обычно тоньше, чем другие типы. Они также дешевле в производстве, что облегчает их использование в бумажнике.

Не забывайте о технических характеристиках

Когда вы покупаете новый дисплей, не забудьте ознакомиться со всеми его характеристиками.Хотя тип подсветки важен, вы также должны учитывать разрешение и частоту обновления.

Светодиодные мониторы HP: IPA против AHVA

Поскольку светодиодные мониторы создают лучшее изображение, чем ЖК-мониторы, почти все дисплеи HP имеют светодиодную подсветку. Просматривая светодиодные мониторы HP, вы можете заметить, что некоторые из них оснащены технологией IPS или AHVA. Они относятся к типам используемых жидкокристаллических панелей. Оба они великолепны, хотя имеют некоторые незначительные различия:

• IPS: Лучшая цветопередача и углы обзора
• AHVA: Лучшая частота обновления и коэффициент контрастности

Тем не менее, многие потребители считают, что практически нет заметная разница между ними [3].

Вы также увидите, что некоторые мониторы имеют светодиодную подсветку TN. Это старейшая форма жидкокристаллической технологии. Он по-прежнему очень эффективен, но панели TN обычно используются в небольших рабочих мониторах, которые предназначены для установки или использования в полевых условиях.

Светодиодные мониторы, которые вам стоит проверить

Эти первоклассные светодиодные мониторы HP являются одними из лучших из лучших. Бегло взгляните на них, если вам нужен новый дисплей.

Для геймера

Для цифрового художника

Для работающих профессионалов

Будущее: OLED и QLED

Есть несколько перспективных технологий, которые делают светодиодные дисплеи еще лучше. OLED и QLED-дисплеи обязательно станут более обычным явлением в будущем.

OLED-мониторы

«OLED» означает «органический светодиод». Что делает OLED уникальным, так это то, что каждый пиксель имеет источник света, который можно отключать индивидуально.На светодиодном мониторе единственный способ уберечь пиксель от излучения света — это держать жидкий кристалл закрытым. Это эффективно, но не идеально — небольшая часть света всегда будет просачиваться. На OLED-мониторе свет каждого пикселя может быть полностью выключен, поэтому свет вообще не будет проходить через жидкий кристалл. Это означает, что вы можете получить более точный черный цвет, что означает более глубокий коэффициент контрастности и лучшее качество изображения.

Есть два дополнительных преимущества. Во-первых, OLED-мониторы можно сделать даже тоньше, чем светодиодные, потому что за пикселями нет отдельного слоя светодиодов.Во-вторых, эти мониторы более энергоэффективны, потому что пиксели потребляют энергию только тогда, когда их свет включен. Однако одним из недостатков является то, что выгорание пикселей будет более заметным, поскольку некоторые пиксели неизбежно будут использоваться больше, чем другие [4].

QLED-мониторы

«QLED» означает «квантовый светодиод». В мониторе QLED каждый пиксель имеет «квантовую точку». Квантовые точки — это крошечные частицы люминофора, которые светятся, когда вы освещаете их светом [5].

Зачем вам нужна светящаяся частица над каждым пикселем? Потому что светодиоды не очень хорошо излучают яркий свет.Самый яркий цвет — белый. Но светодиод не излучает белый свет — он излучает синий свет. Каждый светодиод покрыт желтым люминофором, чтобы он казался менее синим и более белым, но это все равно не настоящий белый цвет. «Голубизна» светодиодов отрицательно влияет на красный, синий и зеленый цвета светодиодных дисплеев. Светодиодные мониторы имеют автоматические функции, которые регулируют цвета RGB для компенсации синего света, но они не могут компенсировать более слабую интенсивность света.

Вот где вступают в силу квантовые точки.Пиксели перекрываются листом красных и зеленых квантовых точек (синего нет, потому что светодиод уже излучает синий свет). Когда свет проходит через жидкие кристаллы, светятся квантовые точки, и вы получаете яркий, яркий и красивый спектр цветов RGB.

QLED-мониторы способны создавать динамические и яркие изображения с великолепной контрастностью.

Об авторе

| Какая разница?

Думаете собрать или модернизировать домашний кинотеатр? Необходимо учитывать множество факторов, но процесс часто начинается с одного важного вопроса: какой телевизор выбрать? Современные передовые телевизионные технологии, такие как популярные OLED-дисплеи от LG или QLED-панели от Samsung, могут привлечь много внимания, но они все равно могут стоить немалые деньги.Пока в целом OLED и QLED-панели не станут более доступными, светодиодные и ЖК-телевизоры по-прежнему будут оставаться жизнеспособным и качественным вариантом для людей с ограниченным бюджетом.

Но в чем разница? Это вопрос, который мы часто слышим от покупателей домашнего кинотеатра, которых сбивает с толку весь жаргон и аббревиатуры. Вот быстрый ответ: LED TV — это LCD TV, но то, как определение каждого термина стало настолько запутанным, может стать сюрпризом.

Подробнее

LED и LCD: вместе навсегда

Несмотря на то, что у LED TV другой акроним, это просто особый тип ЖК-телевизоров, в которых используется жидкокристаллический дисплей (LCD) для управления отображением света на экране.Эти панели обычно состоят из двух листов поляризующего материала с жидкокристаллическим раствором между ними. Когда электрический ток проходит через жидкость, он заставляет кристаллы выравниваться, так что свет может (или не может) проходить. Думайте об этом как о ставне, которая либо пропускает свет, либо блокирует его.

Поскольку и светодиодные, и ЖК-телевизоры основаны на ЖК-технологии, остается вопрос: в чем разница между и ? Собственно, дело в том, какая разница была .В более старых ЖК-телевизорах для освещения использовались люминесцентные лампы с холодным катодом (CCFL), тогда как в светодиодных ЖК-телевизорах для освещения экрана использовался ряд более эффективных светодиодов меньшего размера.

Поскольку технология стала лучше, все ЖК-телевизоры теперь используют светодиодную подсветку и в просторечии считаются светодиодными телевизорами. Для тех, кто заинтересован, мы подробнее рассмотрим подсветку ниже, или вы можете перейти к разделу «Локальное затемнение».

Подсветка

В ЖК-телевизорах используются три основных формы подсветки: CCFL-подсветка, полноразмерная светодиодная подсветка и светодиодная боковая подсветка.Каждая из этих технологий освещения во многом отличается друг от друга. Давайте разберемся с каждым.

CCFL Подсветка

CCFL — это более старая, ныне заброшенная форма технологии отображения, в которой серия ламп с холодным катодом расположена внутри телевизора за ЖК-дисплеем. Свет освещает кристаллы довольно равномерно, что означает, что все области изображения будут иметь одинаковый уровень яркости. Это влияет на некоторые аспекты качества изображения, которые мы обсудим более подробно ниже.Поскольку CCFL больше, чем массивы светодиодов, ЖК-телевизоры на основе CCFL толще ЖК-телевизоров со светодиодной подсветкой.

Подсветка полного массива

Подсветка с полным массивом заменяет устаревшие CCFL на массив светодиодов, охватывающий заднюю часть экрана, состоящий из зон светодиодов, которые могут быть зажжены или затемнены в процессе, называемом локальным затемнением. Телевизоры с полноразмерной светодиодной подсветкой составляют здоровую часть рынка высококачественных светодиодных телевизоров, и не без оснований — с более точным и равномерным освещением они могут создавать лучшее качество изображения, чем когда-либо могли достичь ЖК-телевизоры CCFL, с лучшей энергоэффективностью.

Боковое освещение

Другой формой подсветки ЖК-экрана является светодиодная подсветка края. Как следует из названия, телевизоры с боковой подсветкой имеют светодиоды по краям экрана. Существует несколько различных конфигураций, включая светодиоды только внизу, светодиоды вверху и внизу, светодиоды слева и справа и светодиоды по всем четырем краям. Эти разные конфигурации приводят к различиям в качестве изображения, но общая яркость по-прежнему превышает возможности ЖК-телевизоров CCFL. Хотя есть некоторые недостатки у краевого освещения по сравнению с дисплеями с полной или прямой подсветкой, результатом является краевое освещение, которое позволяет производителям изготавливать более тонкие телевизоры с меньшими затратами в производстве.

Чтобы лучше сократить разрыв в качестве локального затемнения между телевизорами с боковой подсветкой и полноразмерными телевизорами с задней подсветкой, такие производители, как Sony и Samsung, разработали собственные усовершенствованные формы боковой подсветки. Технология Sony известна как Slim Backlight Master Drive, а Samsung использует Infinite Array в своей линейке телевизоров QLED. Они обеспечивают компактный форм-фактор, достижимый благодаря дизайну с боковой подсветкой и качеству локального затемнения, в большей степени наравне с полноразмерной подсветкой.

Что такое локальное затемнение?

Локальное затемнение — это функция ЖК-телевизоров со светодиодной подсветкой, в которой светодиодный источник света за ЖК-дисплеем затемняется и освещается в соответствии с требованиями изображения.ЖК-дисплеи не могут полностью предотвратить прохождение света даже во время темных сцен, поэтому затемнение самого источника света помогает создать более глубокий черный цвет и более впечатляющий контраст изображения. Это достигается путем выборочного затемнения светодиодов, когда эта конкретная часть изображения — или область — должна быть темной.

Локальное затемнение помогает светодиодным / ЖК-телевизорам более точно соответствовать качеству современных OLED-дисплеев, которые по своей природе обладают более высокими уровнями контрастности, чего не могли сделать ЖК-телевизоры CCFL.Качество местного затемнения варьируется в зависимости от того, какой тип подсветки используется на вашем ЖК-дисплее, сколько отдельных зон подсветки задействовано, а также от качества обработки. Вот обзор того, насколько эффективно локальное затемнение на ЖК-телевизорах каждого типа.

Полнодиапазонная и прямая локальная подсветка

с полноразмерной задней подсветкой имеют наиболее точное локальное затемнение и, следовательно, обеспечивают наилучшую контрастность. Поскольку массив светодиодов охватывает всю заднюю часть ЖК-экрана, области обычно можно затемнить с большей точностью, чем на телевизорах с боковой подсветкой, а яркость имеет тенденцию быть равномерной по всему экрану.Впечатляющая серия P от Vizio — отличный пример относительно доступных моделей, в которых используется многозонная полноразмерная подсветка с локальным затемнением.

«Прямое локальное затемнение» — это, по сути, то же самое, что и затемнение всего массива, только с меньшим количеством светодиодов, расположенных дальше друг от друга в матрице. Однако стоит отметить, что многие производители не различают «прямое локальное затемнение» и полное затемнение как две отдельные формы местного затемнения. Мы по-прежнему считаем важным отметить разницу, поскольку меньшее количество светодиодов, расположенных дальше друг от друга, не будет иметь такой же точности и согласованности, как полноразмерные дисплеи.

Боковое освещение

Поскольку при боковом освещении используются светодиоды, расположенные на краю или краях экрана для проецирования света на заднюю часть ЖК-экрана, а не непосредственно за ним, это может привести к появлению очень тонких блоков или полос более светлых пикселей внутри или вокруг области, которые должны быть темными. Локальное затемнение телевизоров с боковой подсветкой иногда может приводить к некоторой затемненности в темных областях по сравнению с полноразмерными светодиодными телевизорами. Следует также отметить, что не все телевизоры с боковой светодиодной подсветкой предлагают локальное затемнение, поэтому нередко можно увидеть светящиеся полосы по краям телевизора и меньшую яркость по направлению к центру экрана.

CCFL Подсветка

Поскольку в телевизорах с подсветкой CCFL не используются светодиоды, модели с этим стилем освещения не имеют возможности затемнения. Вместо этого ЖК-панель ЖК-дисплеев CCFL постоянно и равномерно освещается, что дает заметную разницу в качестве изображения по сравнению с ЖК-дисплеями со светодиодной подсветкой. Это особенно заметно в сценах с высокой контрастностью, поскольку темные участки изображения могут казаться слишком яркими или размытыми. При просмотре в хорошо освещенной комнате легче не заметить или пропустить разницу, но в темной комнате это будет, ну, в общем, явным.

OLED против QLED

Как будто это уже не достаточно сбивает с толку, как только вы начнете исследовать мир современных дисплейных технологий, у вас возникнут новые акронимы. Чаще всего встречаются OLED и QLED.

Несмотря на похожее название, телевизоры OLED (на органических светодиодах) относятся к отдельной категории. У нас есть подробное руководство о различиях между дисплеями OLED и QLED, но вот краткий обзор.

В OLED-дисплее используется панель из органических соединений размером с пиксель, которые реагируют на электричество.Поскольку каждый крошечный пиксель (миллионы которых присутствуют в современных дисплеях) можно включать или выключать индивидуально, OLED-дисплеи называются «излучающими» дисплеями (то есть им не требуется подсветка). Они предлагают невероятно высокий коэффициент контрастности и лучшую точность на пиксель, чем любой другой тип дисплея на рынке.

Поскольку они не требуют отдельного источника света, OLED-дисплеи также удивительно тонкие — часто всего несколько миллиметров. OLED-панели часто используются в высококачественных телевизорах вместо светодиодных / ЖК-технологий, но это не значит, что светодиодные / ЖК-дисплеи не лишены собственной премиальной технологии.

QLED — это светодиодные / ЖК-телевизоры премиум-класса от Samsung. В отличие от OLED-дисплеев, QLED не является так называемой технологией эмиссионного дисплея (огни по-прежнему освещают пиксели QLED сзади). Тем не менее, телевизоры QLED оснащены обновленной технологией освещения по сравнению с обычными светодиодными ЖК-дисплеями в виде материала с квантовыми точками (отсюда и буква «Q» в QLED), что повышает общую эффективность и яркость. Это обеспечивает более яркие оттенки серого и цвет, а также расширяет возможности HDR (расширенного динамического диапазона).

Ситуация может стать еще более запутанной в ближайшем будущем; Samsung разрабатывает технологию, сочетающую QLED и OLED, чтобы дать пользователям лучшее от обоих.

Дополнительное описание QLED и его функций можно найти в нашем списке лучших телевизоров, которые вы можете купить. Далее в статье сравниваются качества QLED и OLED-телевизоров; тем не менее, мы также рекомендуем проверить наши OLED и QLED, чтобы бок о бок взглянуть на эти две первоклассные технологии.

Есть и другие дисплеи, с которыми стоит познакомиться, включая microLED и Mini-LED, которые представляют собой новейшие телевизионные технологии.Подумайте о том, чтобы сравнить эти две функции с текущими техническими лидерами в руководстве OLED против MicroLED и в нашем руководстве Mini-LED против QLED.

В мире телевизионных технологий никогда не бывает скучно. Тем не менее, благодаря этому подробному исследованию, мы надеемся, что вы почувствуете себя в силах принять осознанное решение о покупке и держать в напряжении своего продавца Best Buy.

Рекомендации редакции

Как работают ЖК-дисплеи (жидкокристаллические дисплеи)?

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 8 июля 2020 г.

Телевизоры раньше были горячими, тяжелыми, властолюбивые звери, которые сидели в углу вашей гостиной. Уже нет! Теперь они достаточно тонкие, чтобы их можно было повесить на стену, и они потребляют меньше энергии, чем раньше. Как и портативные компьютеры, большинство новые телевизоры имеют плоские экраны с ЖК-дисплеями (жидкокристаллические дисплеи) — та же технология мы много лет использовали в таких вещах, как калькуляторы, мобильные телефоны и цифровые часы. Какие они и как работают? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Маленькие ЖК-дисплеи, подобные этому, широко использовались в калькуляторы и цифровые часы с 1970-х годов, но в то время они были относительно дорогими и выдавал только черно-белые (на самом деле, синеватые и белые) изображения.В 1980-х и 1990-х годах производители придумали, как делать цветные экраны большего размера по относительно доступным ценам. Это было тогда, когда рынок ЖК-телевизоров и цветных портативных компьютеров действительно начал развиваться.

Чем отличаются ЖК-дисплеи?

Фото: этот экран iPod — еще один пример ЖК-технология. Его пиксели окрашены в черный цвет, и они либо включены, либо выключены, поэтому дисплей черно-белый. На ЖК-экране телевизора гораздо меньшие пиксели окрашены в красный, синий или зеленый цвет. сделайте яркую движущуюся картинку.

Для многих наиболее привлекательным в ЖК-телевизорах является не то, как они создают изображение, а их плоский компактный экран. В отличие от телевизора старого образца, ЖК-экран достаточно плоский, чтобы его можно было повесить на стене. Это потому, что он формирует свою картину совершенно по-другому.

Вы, наверное, знаете, что телевизор с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) старого образца делает снимок с помощью трех электронных пушек. Думайте о них как о трех очень быстрых, очень точные кисти, которые танцуют взад и вперед, рисуют движущиеся изображение на обратной стороне экрана, которое вы можете смотреть, сидя на перед ним.

Плоский ЖК-экран и плазменный экран работают совершенно по-другому. Если вы сядете рядом с телевизором с плоским экраном, вы заметите, что изображение создается из миллионы крошечных блоков, называемых пикселями (элементы изображения). Каждый из них фактически представляет собой отдельный красный цвет, синий или зеленый свет, который можно очень быстро включить или выключить, чтобы сделать движущуюся цветную картинку. Пиксели контролируются совершенно по-разному. способы в плазменных и жидкокристаллических экранах. В плазменном экране каждый пиксель представляет собой крошечную люминесцентную лампу, которая включается или выключается. в электронном виде.В ЖК-телевизоре пиксели включаются или выключаются электронным способом с помощью жидкие кристаллы вращаются поляризованные свет. Это не так сложно, как кажется! Чтобы понять, что происходит, нам сначала нужно понять, что такое жидкие кристаллы; тогда нам нужно более внимательно посмотреть на свет и как он путешествует.

Что такое жидкие кристаллы?

Фото: высушенные жидкие кристаллы и просмотр в поляризованном свете. Вы можете видеть, что у них много более правильная структура, чем обычная жидкость.Фото из исследования Дэвида Вайца любезно предоставлено Центр космических полетов НАСА имени Маршалла (NASA-MSFC).

Мы привыкли к мысли, что данное вещество может находиться в одном из трех состояний: твердое тело, жидкость или газ — мы называем их состояниями материи — и вплоть до конца 19 века ученые думали, что это конец истории. Затем в 1888 г. австрийский химик Фридрих Рейнитцер (1857–1927) открыл жидкость. кристаллы, которые представляют собой совершенно другое состояние, где-то посередине жидкости и твердые тела.Жидкие кристаллы могли остаться в безвестности но за то, что они оказались очень полезными характеристики.

Твердые вещества — это замороженные комки материи, которые остаются на месте сами по себе, часто с их атомы упакованы в аккуратную регулярную структуру, называемую кристаллом (или кристаллическая решетка). Жидкости не имеют порядка твердых тел и, хотя они остаются на месте, если вы держите их в контейнере, они текут относительно легко, когда вы их разливаете. А теперь представьте себе вещество с некоторой частью порядка твердого тела и некоторой текучестью жидкость.У вас есть жидкий кристалл — что-то наполовину дом между ними. В любой момент жидкие кристаллы могут находиться в одно из нескольких возможных «подсостояний» (фаз) где-то в неопределенность между твердым телом и жидкостью. Две самые важные жидкости кристаллические фазы называются нематическими и смектическими:

• Когда они находятся в нематической фазе, жидкие кристаллы немного похожи на жидкость: их молекулы могут перемещаться и перемещаться друг мимо друга, но все они указывают примерно в том же направлении.Они немного похожи на спички в спичечный коробок: вы можете встряхнуть их и переместить, но все они держатся указывая в ту же сторону.
• Если охладить жидкие кристаллы, они смещаются в смектическую фазу. Теперь молекулы образуют слои, которые могут сравнительно легко скользить мимо друг друга. Молекулы в данный слой может перемещаться внутри него, но они не могут и не перемещаются в другие слои (немного похоже на людей, работающих на разные компании на отдельных этажах офисного блока). На самом деле существует несколько разных смектиков. «подфазы», ​​но мы не будем здесь вдаваться в подробности.

Узнать больше

Хотите узнать больше о жидких кристаллах? Есть отличная страница под названием История и свойства жидких кристаллов, архив с веб-сайта Нобелевской премии.

Что такое поляризованный свет?

У нематических жидких кристаллов есть действительно изящный трюк. Они могут иметь скрученную структуру, и когда вы подаете на них электричество, они снова выпрямляются. Может показаться, что это не уловка, но это ключ к тому, как ЖК-дисплеи поворачиваются. включение и выключение пикселей.Чтобы понять, как жидкие кристаллы могут управлять пикселями, нам нужно знать о поляризованный свет.

Свет — вещь загадочная. Иногда ведет себя как поток частицы — как постоянный шквал микроскопических ядер, несущих энергия, которую мы можем видеть сквозь воздух на чрезвычайно высокой скорости. Другой раз, свет больше похож на морские волны. Вместо воды, поднимающейся вверх и вниз, свет представляет собой волновой узор из электрических и магнитная энергия вибрирует в пространстве.

Фотография: Уловка поляризованного света: поверните одну пару поляризационных солнцезащитных очков мимо другой, и вы сможете заблокировать практически весь свет, который обычно проходит.

Когда солнечный свет струится с неба, все световые волны перепутались и вибрировали во всех возможных направлениях. Но если поставить фильтр в пути, с сеткой линий, расположенных вертикально, как отверстия в тюремных решетках (только намного ближе друг к другу), мы можем заблокировать все световые волны, кроме тех, которые колеблются вертикально (единственный световые волны, которые могут проходить через вертикальные полосы). Поскольку мы блокируем Наш фильтр эффективно затемняет большую часть исходного солнечного света. Вот как работают поляризационные солнцезащитные очки: они вырезают все, кроме солнечный свет колеблется в одном направлении или плоскости.Свет просочился в этот путь называется поляризованным или плоскополяризованным светом (потому что он может распространяться в только один самолет).

Фото: Менее известный прием поляризованного света: он заставляет кристаллы сиять удивительными спектральными цветами из-за явления, называемого плеохроизмом. Фотография кристаллов белков и вирусов, многие из которых были выращены в космосе. Предоставлено: д-р Алекс Макферсон, Калифорнийский университет, Ирвин. Фото любезно предоставлено Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Если у вас есть две пары поляризационных солнцезащитных очков (и они не подойдут с обычными солнцезащитными очками) можно сделать хитрый обманывать.Если вы поставите одну пару прямо перед другой, вы должны все еще можно видеть насквозь. Но если медленно вращать одну пару, и оставьте другую пару на том же месте, вы увидите приближающийся свет через постепенно темнеет. Когда две пары солнцезащитных очков под углом 90 градусов друг к другу, вы не сможете увидеть сквозь них все. Первая пара солнцезащитных очков блокирует все световые волны, кроме вибрирующие вертикально. Вторая пара солнцезащитных очков работает точно так же, как и первая пара.Если обе пары очков направлены в одном направлении, это нормально — световые волны, колеблющиеся вертикально, все еще могут проходить оба. Но если повернуть вторую пару очков на 90 градусов, световые волны, прошедшие через первую пару очков, не могут дольше продержаться через вторую пару. Никакой свет не может пройти два поляризационных фильтра, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.

Как ЖК-дисплеи используют жидкие кристаллы и поляризованный свет

Фото: убедитесь, что ЖК-дисплей использует поляризованный свет.Просто наденьте поляризационные солнцезащитные очки и поверните голову (или дисплей). Вы увидите дисплей с максимальной яркостью под одним углом и с самым темным ровно под 90 градусами от этого угла.

ЖК-экран телевизора использует уловку солнцезащитных очков для переключения цвета пиксели включены или выключены. Сзади экрана большой яркий свет, который направлен на зрителя. Перед этим есть миллионы пикселей, каждый из которых состоит из меньших областей, называемых субпиксели красного, синего или зеленого цвета.Каждый пиксель имеет поляризационный стеклянный фильтр за ним и еще один перед это на 90 градусов. Это означает, что пиксель обычно выглядит темным. Между два поляризационных фильтра — это крошечный скрученный нематический жидкий кристалл, который может включаться или выключаться (закручиваться или раскручиваться) электронным способом. Когда он выключен, он поворачивает проходящий через него свет на 90 градусов, эффективно позволяя свету проходить через два поляризационных фильтра и делая пиксель выглядит ярким. Когда он включен, он не вращается свет, который блокируется одним из поляризаторов, и пиксель выглядит темным.Каждый пиксель управляется отдельным транзистором (крошечный электронный компонент), который может включать и выключать его много раз в секунду.

Фото: как жидкие кристаллы включают и выключают свет. В одной ориентации поляризованный свет не может проходить через кристаллы, поэтому они кажутся темными (фото слева). В другой ориентации поляризованный свет проходит нормально, поэтому кристаллы кажутся яркими (фото справа). Мы можем заставить кристаллы менять ориентацию — а также включать и выключать их пиксели — просто прикладывая электрическое поле.Фотография из исследования жидких кристаллов, сделанная Дэвидом Вайцем, любезно предоставлена ​​Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Как работают цветные пиксели в ЖК-дисплеях

На задней панели вашего телевизора есть яркий свет; Есть много мигающие цветные квадраты спереди. Что происходит между ними? Вот как включается или выключается каждый цветной пиксель:

Как выключаются пиксели

1. Свет идет от задней панели телевизора к передней от большого яркого источника света.
2. Горизонтальный поляризационный фильтр перед источником света блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются горизонтально.
3. Проходить могут только световые волны, колеблющиеся горизонтально.
4. Транзистор отключает этот пиксель, включая электричество, протекающее через его жидкие кристаллы. Это заставляет кристаллы выпрямляться (так что они полностью раскручиваются), и свет проходит сквозь них без изменений.
5. Световые волны исходят из жидких кристаллов, которые все еще колеблются горизонтально.
6. Вертикальный поляризационный фильтр перед жидкими кристаллами блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются вертикально. Горизонтально колеблющийся свет, проходящий через жидкие кристаллы, не может пройти через вертикальный фильтр.
7. В этот момент на экран не попадает свет. Другими словами, этот пиксель темный.

Как пиксели включаются

1. Яркий свет сзади экрана светится по-прежнему.
2. Горизонтальный поляризационный фильтр перед светом блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются горизонтально.
3. Проходить могут только световые волны, колеблющиеся горизонтально.
4. Транзистор включает этот пиксель, отключая электричество. протекает через его жидкие кристаллы. Это заставляет кристаллы закручиваться. В закрученные кристаллы вращают световые волны на 90 °, проходя сквозь них.
5. Световые волны, проникшие в колеблющиеся жидкие кристаллы. горизонтально выходят из них, вибрируя вертикально.
6. Вертикальный поляризационный фильтр перед жидкими кристаллами блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются вертикально.Вертикально колеблющийся свет, исходящий из жидких кристаллов, может теперь пройти через вертикальный фильтр.
7. Пиксель светится. Красный, синий или зеленый фильтр дает пиксель его цвет.

В чем разница между ЖК-экраном и плазмой?

Плазменный экран выглядит аналогично ЖК-дисплею, но работает совершенно по-другому: каждый пиксель представляет собой микроскопический флуоресцентный лампа светится плазмой. Плазма — это очень горячая форма газа в атомы разлетелись на части и образовали отрицательно заряженные электроны. и положительно заряженные ионы (атомы минус их электроны).Эти движения свободно, создавая нечеткое свечение света всякий раз, когда они сталкиваются. Плазменные экраны могут быть намного больше обычных телевизоров с электронно-лучевой трубкой, но они также намного дороже.

Краткая история ЖК-дисплеев

Художественное произведение: Ричард Уильямс изложил принцип ЖК-дисплеев в патенте США 3 322 485. Слой жидких кристаллов (желтый) между двумя прозрачными пластинами (красный) включает и выключает дисплей при подаче напряжения (синий). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

• 1888: Фридрих Рейнитцер, австрийский ученый-растениевод, обнаруживает жидкие кристаллы, изучая химическое вещество, называемое холестерилбензоатом. Кажется, что он имеет две различные кристаллические формы, твердую и жидкую, каждая со своей температурой плавления.
• 1889: Основываясь на работе Рейнитцера, немецкий химик и физик Отто Леманн вводит термин «жидкие кристаллы» (первоначально «текучие кристаллы» или «fliessende Krystalle» на немецком языке) и проводит более подробные исследования с использованием поляризованного света.Хотя его работа номинирована на Нобелевскую премию, на самом деле он никогда ее не получает.
• 1962: Ричард Уильямс из RCA начинает исследование оптических свойств нематических жидких кристаллов. Он подает новаторский патент на ЖК-дисплей. (Патент США 3 322 485) 9 ноября 1962 г., и, наконец, он был выдан спустя почти пять лет, 30 мая 1967 г.
• 1960-е: инженеры RCA, такие как Джордж Хейлмайер, опираются на это теоретическое исследование для создания самых первых практических электронных дисплеев, надеясь создать ЖК-телевизоры.
• 1968: RCA публично представляет ЖК-технологию на пресс-конференции, побуждая New York Times предвкушает появление таких продуктов, как «Тонкий телеэкран, который можно повесить на стене гостиной, как картину».
• 1968: французский ученый Пьер-Жиль де Женн проводит новаторские исследования фазовых переходов с участием жидких кристаллов, за что он получил Нобелевскую премию по физике в 1991 году.
• 1969: Вольфганг Хельфрих из RCA разрабатывает нематические ЖК-дисплеи на основе поляризованного света, но компания настроена скептически и уклоняется от их разработки.В Кентском государственном университете Джеймс Фергасон разрабатывает и запатентовал альтернативную версию той же идеи. Сегодня Хелфриху, его сотруднику Мартину Шадту и Фергасону приписывают совместное изобретение современного ЖК-дисплея.
• 1970: Не имея возможности коммерциализировать ЖК-дисплей, RCA продает свою технологию компании Timex, которая популяризирует ЖК-дисплеи в первых цифровых наручных часах.
• 1973: Sharp представляет первый в мире карманный калькулятор с ЖК-экраном (EL-805).
• 1980: Появляются дисплеи STN (super twisted nematic) с гораздо большим количеством пикселей, предлагающих изображения с более высоким разрешением.
• 1988: 100 лет спустя после открытия жидких кристаллов, Sharp стала похоронным звоном для электронно-лучевых трубок, выпустив первый 14-дюймовый цветной телевизор с ЖК-дисплеем TFT (тонкопленочный транзистор).
• 2010-е годы: ученые-оптики экспериментируют с более эффективными ЖК-дисплеями с более яркими цветами на основе квантовых точек.

Узнать больше

На сайте

Книги

• Жидкое золото: история жидкокристаллических дисплеев и создание индустрии Джозеф А.Кастеллано. World Scientific, 2005. Научный хронологический отчет о развитии ЖК-дисплеев, который переносит нас от раннего периода RCA к революции ПК и телевидению высокой четкости.
• Кристаллы, которые текут: классические статьи из истории жидких кристаллов Тимоти Дж. Слукин, Дэвид А. Данмур, Хорст Стегемейер. Taylor & Francis, 2004. Сборник важных статей по исследованию жидких кристаллов с 1888 по 1970-е годы с краткими комментариями к каждой.
• Жидкие кристаллы: Введение в жидкие кристаллы: химия и физика Питера Дж.Коллингс и Майкл Хирд. CRC Press, 1997/2017. Междисциплинарная книга, исследующая историю, науку и технологию жидких кристаллов и ЖК-дисплеев.
• Жидкие кристаллы Шиварамакришны Чандрасекар. Cambridge University Press, 1992. Классический учебник о трех типах жидких кристаллов, их свойствах и различных применениях.

Статьи

• Умный козырек Bosch отслеживает солнце во время движения Лоуренса Ульриха. IEEE Spectrum, 29 января 2020 г.Старомодные солнцезащитные козырьки могут оказаться устаревшими благодаря электронной версии, которая автоматически подстраивается под силу и положение солнца.
• Что такое квантовые точки и почему они нужны мне в телевизоре? пользователя Tim Moynihan. Wired, 19 января 2015 г. Как квантовые точки могут сделать ЖК-дисплеи ярче и лучше, но затмят ли они OLED?
• Наноразмерные столбы и отверстия могут привести к более яркому изображению, меньше бликов, Декстер Джонсон. IEEE Spectrum, 24 ноября 2014 г. Новый поляризационный фильтр, поглощающий меньше света, может сделать ЖК-дисплеи ярче и снизить энергопотребление.
• Как RCA потерял ЖК-дисплей Бенджамина Гросса. IEEE Spectrum, ноябрь 2012 г. Хотя RCA владела оригинальными патентами на ЖК-дисплеи, ей не удалось превратить их в выигрышную коммерческую технологию.
Яркое будущее
• ЖК-дисплеев Альфреда Поора. IEEE Spectrum, 29 сентября 2011 г. Взгляд на последние тенденции в дизайне ЖК-дисплеев.
Карманные цветные ЖК-телевизоры
• от Герберта Шульдинера, Popular Science, сентябрь 1984 г. Именно так Popular Science объявила о появлении компактных ЖК-экранов более четверти века назад.Включает довольно красивую трехмерную диаграмму того, как жидкие кристаллы скручивают поляризованный свет.

Технические документы

• [PDF] Основы жидких кристаллов: как они работают и что они делают от Fujitsu. Эта полезная справочная информация начинается с того места, где заканчивается моя статья, просто и ясно объясняя детальную работу ЖК-дисплеев и различные их типы.
• Патент США 3 322 485: Электрооптические элементы, использующие органическое нематическое соединение, Ричард Уильямс, RCA Corporation, 30 мая 1967 г.Оригинальный патент RCA на нематические ЖК-дисплеи.
• Патент США 3,731,986: Устройства отображения, использующие жидкокристаллическую модуляцию света. Автор Джеймс Л. Фергасон, RCA Corporation, 8 мая 1973 года. Один из первых дисплеев, в которых использовались ЖК-дисплеи из скрученных нематиков.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2007, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2007/2020) LCD (жидкокристаллические дисплеи). Получено с https://www.explainthatstuff.com/lcdtv.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Как работают ЖК-дисплеи (жидкокристаллические дисплеи)?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 8 июля 2020 г.

Телевизоры раньше были горячими, тяжелыми, властолюбивые звери, которые сидели в углу вашей гостиной. Уже нет! Теперь они достаточно тонкие, чтобы их можно было повесить на стену, и они потребляют меньше энергии, чем раньше.Как и портативные компьютеры, большинство новые телевизоры имеют плоские экраны с ЖК-дисплеями (жидкокристаллические дисплеи) — та же технология мы много лет использовали в таких вещах, как калькуляторы, мобильные телефоны и цифровые часы. Какие они и как работают? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Маленькие ЖК-дисплеи, подобные этому, широко использовались в калькуляторы и цифровые часы с 1970-х годов, но в то время они были относительно дорогими и выдавал только черно-белые (на самом деле, синеватые и белые) изображения.В 1980-х и 1990-х годах производители придумали, как делать цветные экраны большего размера по относительно доступным ценам. Это было тогда, когда рынок ЖК-телевизоров и цветных портативных компьютеров действительно начал развиваться.

Чем отличаются ЖК-дисплеи?

Фото: этот экран iPod — еще один пример ЖК-технология. Его пиксели окрашены в черный цвет, и они либо включены, либо выключены, поэтому дисплей черно-белый. На ЖК-экране телевизора гораздо меньшие пиксели окрашены в красный, синий или зеленый цвет. сделайте яркую движущуюся картинку.

Для многих наиболее привлекательным в ЖК-телевизорах является не то, как они создают изображение, а их плоский компактный экран. В отличие от телевизора старого образца, ЖК-экран достаточно плоский, чтобы его можно было повесить на стене. Это потому, что он формирует свою картину совершенно по-другому.

Вы, наверное, знаете, что телевизор с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) старого образца делает снимок с помощью трех электронных пушек. Думайте о них как о трех очень быстрых, очень точные кисти, которые танцуют взад и вперед, рисуют движущиеся изображение на обратной стороне экрана, которое вы можете смотреть, сидя на перед ним.

Плоский ЖК-экран и плазменный экран работают совершенно по-другому. Если вы сядете рядом с телевизором с плоским экраном, вы заметите, что изображение создается из миллионы крошечных блоков, называемых пикселями (элементы изображения). Каждый из них фактически представляет собой отдельный красный цвет, синий или зеленый свет, который можно очень быстро включить или выключить, чтобы сделать движущуюся цветную картинку. Пиксели контролируются совершенно по-разному. способы в плазменных и жидкокристаллических экранах. В плазменном экране каждый пиксель представляет собой крошечную люминесцентную лампу, которая включается или выключается. в электронном виде.В ЖК-телевизоре пиксели включаются или выключаются электронным способом с помощью жидкие кристаллы вращаются поляризованные свет. Это не так сложно, как кажется! Чтобы понять, что происходит, нам сначала нужно понять, что такое жидкие кристаллы; тогда нам нужно более внимательно посмотреть на свет и как он путешествует.

Что такое жидкие кристаллы?

Фото: высушенные жидкие кристаллы и просмотр в поляризованном свете. Вы можете видеть, что у них много более правильная структура, чем обычная жидкость.Фото из исследования Дэвида Вайца любезно предоставлено Центр космических полетов НАСА имени Маршалла (NASA-MSFC).

Мы привыкли к мысли, что данное вещество может находиться в одном из трех состояний: твердое тело, жидкость или газ — мы называем их состояниями материи — и вплоть до конца 19 века ученые думали, что это конец истории. Затем в 1888 г. австрийский химик Фридрих Рейнитцер (1857–1927) открыл жидкость. кристаллы, которые представляют собой совершенно другое состояние, где-то посередине жидкости и твердые тела.Жидкие кристаллы могли остаться в безвестности но за то, что они оказались очень полезными характеристики.

Твердые вещества — это замороженные комки материи, которые остаются на месте сами по себе, часто с их атомы упакованы в аккуратную регулярную структуру, называемую кристаллом (или кристаллическая решетка). Жидкости не имеют порядка твердых тел и, хотя они остаются на месте, если вы держите их в контейнере, они текут относительно легко, когда вы их разливаете. А теперь представьте себе вещество с некоторой частью порядка твердого тела и некоторой текучестью жидкость.У вас есть жидкий кристалл — что-то наполовину дом между ними. В любой момент жидкие кристаллы могут находиться в одно из нескольких возможных «подсостояний» (фаз) где-то в неопределенность между твердым телом и жидкостью. Две самые важные жидкости кристаллические фазы называются нематическими и смектическими:

• Когда они находятся в нематической фазе, жидкие кристаллы немного похожи на жидкость: их молекулы могут перемещаться и перемещаться друг мимо друга, но все они указывают примерно в том же направлении.Они немного похожи на спички в спичечный коробок: вы можете встряхнуть их и переместить, но все они держатся указывая в ту же сторону.
• Если охладить жидкие кристаллы, они смещаются в смектическую фазу. Теперь молекулы образуют слои, которые могут сравнительно легко скользить мимо друг друга. Молекулы в данный слой может перемещаться внутри него, но они не могут и не перемещаются в другие слои (немного похоже на людей, работающих на разные компании на отдельных этажах офисного блока). На самом деле существует несколько разных смектиков. «подфазы», ​​но мы не будем здесь вдаваться в подробности.

Узнать больше

Хотите узнать больше о жидких кристаллах? Есть отличная страница под названием История и свойства жидких кристаллов, архив с веб-сайта Нобелевской премии.

Что такое поляризованный свет?

У нематических жидких кристаллов есть действительно изящный трюк. Они могут иметь скрученную структуру, и когда вы подаете на них электричество, они снова выпрямляются. Может показаться, что это не уловка, но это ключ к тому, как ЖК-дисплеи поворачиваются. включение и выключение пикселей.Чтобы понять, как жидкие кристаллы могут управлять пикселями, нам нужно знать о поляризованный свет.

Свет — вещь загадочная. Иногда ведет себя как поток частицы — как постоянный шквал микроскопических ядер, несущих энергия, которую мы можем видеть сквозь воздух на чрезвычайно высокой скорости. Другой раз, свет больше похож на морские волны. Вместо воды, поднимающейся вверх и вниз, свет представляет собой волновой узор из электрических и магнитная энергия вибрирует в пространстве.

Фотография: Уловка поляризованного света: поверните одну пару поляризационных солнцезащитных очков мимо другой, и вы сможете заблокировать практически весь свет, который обычно проходит.

Когда солнечный свет струится с неба, все световые волны перепутались и вибрировали во всех возможных направлениях. Но если поставить фильтр в пути, с сеткой линий, расположенных вертикально, как отверстия в тюремных решетках (только намного ближе друг к другу), мы можем заблокировать все световые волны, кроме тех, которые колеблются вертикально (единственный световые волны, которые могут проходить через вертикальные полосы). Поскольку мы блокируем Наш фильтр эффективно затемняет большую часть исходного солнечного света. Вот как работают поляризационные солнцезащитные очки: они вырезают все, кроме солнечный свет колеблется в одном направлении или плоскости.Свет просочился в этот путь называется поляризованным или плоскополяризованным светом (потому что он может распространяться в только один самолет).

Фото: Менее известный прием поляризованного света: он заставляет кристаллы сиять удивительными спектральными цветами из-за явления, называемого плеохроизмом. Фотография кристаллов белков и вирусов, многие из которых были выращены в космосе. Предоставлено: д-р Алекс Макферсон, Калифорнийский университет, Ирвин. Фото любезно предоставлено Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Если у вас есть две пары поляризационных солнцезащитных очков (и они не подойдут с обычными солнцезащитными очками) можно сделать хитрый обманывать.Если вы поставите одну пару прямо перед другой, вы должны все еще можно видеть насквозь. Но если медленно вращать одну пару, и оставьте другую пару на том же месте, вы увидите приближающийся свет через постепенно темнеет. Когда две пары солнцезащитных очков под углом 90 градусов друг к другу, вы не сможете увидеть сквозь них все. Первая пара солнцезащитных очков блокирует все световые волны, кроме вибрирующие вертикально. Вторая пара солнцезащитных очков работает точно так же, как и первая пара.Если обе пары очков направлены в одном направлении, это нормально — световые волны, колеблющиеся вертикально, все еще могут проходить оба. Но если повернуть вторую пару очков на 90 градусов, световые волны, прошедшие через первую пару очков, не могут дольше продержаться через вторую пару. Никакой свет не может пройти два поляризационных фильтра, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.

Как ЖК-дисплеи используют жидкие кристаллы и поляризованный свет

Фото: убедитесь, что ЖК-дисплей использует поляризованный свет.Просто наденьте поляризационные солнцезащитные очки и поверните голову (или дисплей). Вы увидите дисплей с максимальной яркостью под одним углом и с самым темным ровно под 90 градусами от этого угла.

ЖК-экран телевизора использует уловку солнцезащитных очков для переключения цвета пиксели включены или выключены. Сзади экрана большой яркий свет, который направлен на зрителя. Перед этим есть миллионы пикселей, каждый из которых состоит из меньших областей, называемых субпиксели красного, синего или зеленого цвета.Каждый пиксель имеет поляризационный стеклянный фильтр за ним и еще один перед это на 90 градусов. Это означает, что пиксель обычно выглядит темным. Между два поляризационных фильтра — это крошечный скрученный нематический жидкий кристалл, который может включаться или выключаться (закручиваться или раскручиваться) электронным способом. Когда он выключен, он поворачивает проходящий через него свет на 90 градусов, эффективно позволяя свету проходить через два поляризационных фильтра и делая пиксель выглядит ярким. Когда он включен, он не вращается свет, который блокируется одним из поляризаторов, и пиксель выглядит темным.Каждый пиксель управляется отдельным транзистором (крошечный электронный компонент), который может включать и выключать его много раз в секунду.

Фото: как жидкие кристаллы включают и выключают свет. В одной ориентации поляризованный свет не может проходить через кристаллы, поэтому они кажутся темными (фото слева). В другой ориентации поляризованный свет проходит нормально, поэтому кристаллы кажутся яркими (фото справа). Мы можем заставить кристаллы менять ориентацию — а также включать и выключать их пиксели — просто прикладывая электрическое поле.Фотография из исследования жидких кристаллов, сделанная Дэвидом Вайцем, любезно предоставлена ​​Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Как работают цветные пиксели в ЖК-дисплеях

На задней панели вашего телевизора есть яркий свет; Есть много мигающие цветные квадраты спереди. Что происходит между ними? Вот как включается или выключается каждый цветной пиксель:

Как выключаются пиксели

1. Свет идет от задней панели телевизора к передней от большого яркого источника света.
2. Горизонтальный поляризационный фильтр перед источником света блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются горизонтально.
3. Проходить могут только световые волны, колеблющиеся горизонтально.
4. Транзистор отключает этот пиксель, включая электричество, протекающее через его жидкие кристаллы. Это заставляет кристаллы выпрямляться (так что они полностью раскручиваются), и свет проходит сквозь них без изменений.
5. Световые волны исходят из жидких кристаллов, которые все еще колеблются горизонтально.
6. Вертикальный поляризационный фильтр перед жидкими кристаллами блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются вертикально. Горизонтально колеблющийся свет, проходящий через жидкие кристаллы, не может пройти через вертикальный фильтр.
7. В этот момент на экран не попадает свет. Другими словами, этот пиксель темный.

Как пиксели включаются

1. Яркий свет сзади экрана светится по-прежнему.
2. Горизонтальный поляризационный фильтр перед светом блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются горизонтально.
3. Проходить могут только световые волны, колеблющиеся горизонтально.
4. Транзистор включает этот пиксель, отключая электричество. протекает через его жидкие кристаллы. Это заставляет кристаллы закручиваться. В закрученные кристаллы вращают световые волны на 90 °, проходя сквозь них.
5. Световые волны, проникшие в колеблющиеся жидкие кристаллы. горизонтально выходят из них, вибрируя вертикально.
6. Вертикальный поляризационный фильтр перед жидкими кристаллами блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются вертикально.Вертикально колеблющийся свет, исходящий из жидких кристаллов, может теперь пройти через вертикальный фильтр.
7. Пиксель светится. Красный, синий или зеленый фильтр дает пиксель его цвет.

В чем разница между ЖК-экраном и плазмой?

Плазменный экран выглядит аналогично ЖК-дисплею, но работает совершенно по-другому: каждый пиксель представляет собой микроскопический флуоресцентный лампа светится плазмой. Плазма — это очень горячая форма газа в атомы разлетелись на части и образовали отрицательно заряженные электроны. и положительно заряженные ионы (атомы минус их электроны).Эти движения свободно, создавая нечеткое свечение света всякий раз, когда они сталкиваются. Плазменные экраны могут быть намного больше обычных телевизоров с электронно-лучевой трубкой, но они также намного дороже.

Краткая история ЖК-дисплеев

Художественное произведение: Ричард Уильямс изложил принцип ЖК-дисплеев в патенте США 3 322 485. Слой жидких кристаллов (желтый) между двумя прозрачными пластинами (красный) включает и выключает дисплей при подаче напряжения (синий). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

• 1888: Фридрих Рейнитцер, австрийский ученый-растениевод, обнаруживает жидкие кристаллы, изучая химическое вещество, называемое холестерилбензоатом. Кажется, что он имеет две различные кристаллические формы, твердую и жидкую, каждая со своей температурой плавления.
• 1889: Основываясь на работе Рейнитцера, немецкий химик и физик Отто Леманн вводит термин «жидкие кристаллы» (первоначально «текучие кристаллы» или «fliessende Krystalle» на немецком языке) и проводит более подробные исследования с использованием поляризованного света.Хотя его работа номинирована на Нобелевскую премию, на самом деле он никогда ее не получает.
• 1962: Ричард Уильямс из RCA начинает исследование оптических свойств нематических жидких кристаллов. Он подает новаторский патент на ЖК-дисплей. (Патент США 3 322 485) 9 ноября 1962 г., и, наконец, он был выдан спустя почти пять лет, 30 мая 1967 г.
• 1960-е: инженеры RCA, такие как Джордж Хейлмайер, опираются на это теоретическое исследование для создания самых первых практических электронных дисплеев, надеясь создать ЖК-телевизоры.
• 1968: RCA публично представляет ЖК-технологию на пресс-конференции, побуждая New York Times предвкушает появление таких продуктов, как «Тонкий телеэкран, который можно повесить на стене гостиной, как картину».
• 1968: французский ученый Пьер-Жиль де Женн проводит новаторские исследования фазовых переходов с участием жидких кристаллов, за что он получил Нобелевскую премию по физике в 1991 году.
• 1969: Вольфганг Хельфрих из RCA разрабатывает нематические ЖК-дисплеи на основе поляризованного света, но компания настроена скептически и уклоняется от их разработки.В Кентском государственном университете Джеймс Фергасон разрабатывает и запатентовал альтернативную версию той же идеи. Сегодня Хелфриху, его сотруднику Мартину Шадту и Фергасону приписывают совместное изобретение современного ЖК-дисплея.
• 1970: Не имея возможности коммерциализировать ЖК-дисплей, RCA продает свою технологию компании Timex, которая популяризирует ЖК-дисплеи в первых цифровых наручных часах.
• 1973: Sharp представляет первый в мире карманный калькулятор с ЖК-экраном (EL-805).
• 1980: Появляются дисплеи STN (super twisted nematic) с гораздо большим количеством пикселей, предлагающих изображения с более высоким разрешением.
• 1988: 100 лет спустя после открытия жидких кристаллов, Sharp стала похоронным звоном для электронно-лучевых трубок, выпустив первый 14-дюймовый цветной телевизор с ЖК-дисплеем TFT (тонкопленочный транзистор).
• 2010-е годы: ученые-оптики экспериментируют с более эффективными ЖК-дисплеями с более яркими цветами на основе квантовых точек.

Узнать больше

На сайте

Книги

• Жидкое золото: история жидкокристаллических дисплеев и создание индустрии Джозеф А.Кастеллано. World Scientific, 2005. Научный хронологический отчет о развитии ЖК-дисплеев, который переносит нас от раннего периода RCA к революции ПК и телевидению высокой четкости.
• Кристаллы, которые текут: классические статьи из истории жидких кристаллов Тимоти Дж. Слукин, Дэвид А. Данмур, Хорст Стегемейер. Taylor & Francis, 2004. Сборник важных статей по исследованию жидких кристаллов с 1888 по 1970-е годы с краткими комментариями к каждой.
• Жидкие кристаллы: Введение в жидкие кристаллы: химия и физика Питера Дж.Коллингс и Майкл Хирд. CRC Press, 1997/2017. Междисциплинарная книга, исследующая историю, науку и технологию жидких кристаллов и ЖК-дисплеев.
• Жидкие кристаллы Шиварамакришны Чандрасекар. Cambridge University Press, 1992. Классический учебник о трех типах жидких кристаллов, их свойствах и различных применениях.

Статьи

• Умный козырек Bosch отслеживает солнце во время движения Лоуренса Ульриха. IEEE Spectrum, 29 января 2020 г.Старомодные солнцезащитные козырьки могут оказаться устаревшими благодаря электронной версии, которая автоматически подстраивается под силу и положение солнца.
• Что такое квантовые точки и почему они нужны мне в телевизоре? пользователя Tim Moynihan. Wired, 19 января 2015 г. Как квантовые точки могут сделать ЖК-дисплеи ярче и лучше, но затмят ли они OLED?
• Наноразмерные столбы и отверстия могут привести к более яркому изображению, меньше бликов, Декстер Джонсон. IEEE Spectrum, 24 ноября 2014 г. Новый поляризационный фильтр, поглощающий меньше света, может сделать ЖК-дисплеи ярче и снизить энергопотребление.
• Как RCA потерял ЖК-дисплей Бенджамина Гросса. IEEE Spectrum, ноябрь 2012 г. Хотя RCA владела оригинальными патентами на ЖК-дисплеи, ей не удалось превратить их в выигрышную коммерческую технологию.
Яркое будущее
• ЖК-дисплеев Альфреда Поора. IEEE Spectrum, 29 сентября 2011 г. Взгляд на последние тенденции в дизайне ЖК-дисплеев.
Карманные цветные ЖК-телевизоры
• от Герберта Шульдинера, Popular Science, сентябрь 1984 г. Именно так Popular Science объявила о появлении компактных ЖК-экранов более четверти века назад.Включает довольно красивую трехмерную диаграмму того, как жидкие кристаллы скручивают поляризованный свет.

Технические документы

• [PDF] Основы жидких кристаллов: как они работают и что они делают от Fujitsu. Эта полезная справочная информация начинается с того места, где заканчивается моя статья, просто и ясно объясняя детальную работу ЖК-дисплеев и различные их типы.
• Патент США 3 322 485: Электрооптические элементы, использующие органическое нематическое соединение, Ричард Уильямс, RCA Corporation, 30 мая 1967 г.Оригинальный патент RCA на нематические ЖК-дисплеи.
• Патент США 3,731,986: Устройства отображения, использующие жидкокристаллическую модуляцию света. Автор Джеймс Л. Фергасон, RCA Corporation, 8 мая 1973 года. Один из первых дисплеев, в которых использовались ЖК-дисплеи из скрученных нематиков.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2007, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2007/2020) LCD (жидкокристаллические дисплеи). Получено с https://www.explainthatstuff.com/lcdtv.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Как работают ЖК-дисплеи (жидкокристаллические дисплеи)?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 8 июля 2020 г.

Телевизоры раньше были горячими, тяжелыми, властолюбивые звери, которые сидели в углу вашей гостиной. Уже нет! Теперь они достаточно тонкие, чтобы их можно было повесить на стену, и они потребляют меньше энергии, чем раньше.Как и портативные компьютеры, большинство новые телевизоры имеют плоские экраны с ЖК-дисплеями (жидкокристаллические дисплеи) — та же технология мы много лет использовали в таких вещах, как калькуляторы, мобильные телефоны и цифровые часы. Какие они и как работают? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Маленькие ЖК-дисплеи, подобные этому, широко использовались в калькуляторы и цифровые часы с 1970-х годов, но в то время они были относительно дорогими и выдавал только черно-белые (на самом деле, синеватые и белые) изображения.В 1980-х и 1990-х годах производители придумали, как делать цветные экраны большего размера по относительно доступным ценам. Это было тогда, когда рынок ЖК-телевизоров и цветных портативных компьютеров действительно начал развиваться.

Чем отличаются ЖК-дисплеи?

Фото: этот экран iPod — еще один пример ЖК-технология. Его пиксели окрашены в черный цвет, и они либо включены, либо выключены, поэтому дисплей черно-белый. На ЖК-экране телевизора гораздо меньшие пиксели окрашены в красный, синий или зеленый цвет. сделайте яркую движущуюся картинку.

Для многих наиболее привлекательным в ЖК-телевизорах является не то, как они создают изображение, а их плоский компактный экран. В отличие от телевизора старого образца, ЖК-экран достаточно плоский, чтобы его можно было повесить на стене. Это потому, что он формирует свою картину совершенно по-другому.

Вы, наверное, знаете, что телевизор с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) старого образца делает снимок с помощью трех электронных пушек. Думайте о них как о трех очень быстрых, очень точные кисти, которые танцуют взад и вперед, рисуют движущиеся изображение на обратной стороне экрана, которое вы можете смотреть, сидя на перед ним.

Плоский ЖК-экран и плазменный экран работают совершенно по-другому. Если вы сядете рядом с телевизором с плоским экраном, вы заметите, что изображение создается из миллионы крошечных блоков, называемых пикселями (элементы изображения). Каждый из них фактически представляет собой отдельный красный цвет, синий или зеленый свет, который можно очень быстро включить или выключить, чтобы сделать движущуюся цветную картинку. Пиксели контролируются совершенно по-разному. способы в плазменных и жидкокристаллических экранах. В плазменном экране каждый пиксель представляет собой крошечную люминесцентную лампу, которая включается или выключается. в электронном виде.В ЖК-телевизоре пиксели включаются или выключаются электронным способом с помощью жидкие кристаллы вращаются поляризованные свет. Это не так сложно, как кажется! Чтобы понять, что происходит, нам сначала нужно понять, что такое жидкие кристаллы; тогда нам нужно более внимательно посмотреть на свет и как он путешествует.

Что такое жидкие кристаллы?

Фото: высушенные жидкие кристаллы и просмотр в поляризованном свете. Вы можете видеть, что у них много более правильная структура, чем обычная жидкость.Фото из исследования Дэвида Вайца любезно предоставлено Центр космических полетов НАСА имени Маршалла (NASA-MSFC).

Мы привыкли к мысли, что данное вещество может находиться в одном из трех состояний: твердое тело, жидкость или газ — мы называем их состояниями материи — и вплоть до конца 19 века ученые думали, что это конец истории. Затем в 1888 г. австрийский химик Фридрих Рейнитцер (1857–1927) открыл жидкость. кристаллы, которые представляют собой совершенно другое состояние, где-то посередине жидкости и твердые тела.Жидкие кристаллы могли остаться в безвестности но за то, что они оказались очень полезными характеристики.

Твердые вещества — это замороженные комки материи, которые остаются на месте сами по себе, часто с их атомы упакованы в аккуратную регулярную структуру, называемую кристаллом (или кристаллическая решетка). Жидкости не имеют порядка твердых тел и, хотя они остаются на месте, если вы держите их в контейнере, они текут относительно легко, когда вы их разливаете. А теперь представьте себе вещество с некоторой частью порядка твердого тела и некоторой текучестью жидкость.У вас есть жидкий кристалл — что-то наполовину дом между ними. В любой момент жидкие кристаллы могут находиться в одно из нескольких возможных «подсостояний» (фаз) где-то в неопределенность между твердым телом и жидкостью. Две самые важные жидкости кристаллические фазы называются нематическими и смектическими:

• Когда они находятся в нематической фазе, жидкие кристаллы немного похожи на жидкость: их молекулы могут перемещаться и перемещаться друг мимо друга, но все они указывают примерно в том же направлении.Они немного похожи на спички в спичечный коробок: вы можете встряхнуть их и переместить, но все они держатся указывая в ту же сторону.
• Если охладить жидкие кристаллы, они смещаются в смектическую фазу. Теперь молекулы образуют слои, которые могут сравнительно легко скользить мимо друг друга. Молекулы в данный слой может перемещаться внутри него, но они не могут и не перемещаются в другие слои (немного похоже на людей, работающих на разные компании на отдельных этажах офисного блока). На самом деле существует несколько разных смектиков. «подфазы», ​​но мы не будем здесь вдаваться в подробности.

Узнать больше

Хотите узнать больше о жидких кристаллах? Есть отличная страница под названием История и свойства жидких кристаллов, архив с веб-сайта Нобелевской премии.

Что такое поляризованный свет?

У нематических жидких кристаллов есть действительно изящный трюк. Они могут иметь скрученную структуру, и когда вы подаете на них электричество, они снова выпрямляются. Может показаться, что это не уловка, но это ключ к тому, как ЖК-дисплеи поворачиваются. включение и выключение пикселей.Чтобы понять, как жидкие кристаллы могут управлять пикселями, нам нужно знать о поляризованный свет.

Свет — вещь загадочная. Иногда ведет себя как поток частицы — как постоянный шквал микроскопических ядер, несущих энергия, которую мы можем видеть сквозь воздух на чрезвычайно высокой скорости. Другой раз, свет больше похож на морские волны. Вместо воды, поднимающейся вверх и вниз, свет представляет собой волновой узор из электрических и магнитная энергия вибрирует в пространстве.

Фотография: Уловка поляризованного света: поверните одну пару поляризационных солнцезащитных очков мимо другой, и вы сможете заблокировать практически весь свет, который обычно проходит.

Когда солнечный свет струится с неба, все световые волны перепутались и вибрировали во всех возможных направлениях. Но если поставить фильтр в пути, с сеткой линий, расположенных вертикально, как отверстия в тюремных решетках (только намного ближе друг к другу), мы можем заблокировать все световые волны, кроме тех, которые колеблются вертикально (единственный световые волны, которые могут проходить через вертикальные полосы). Поскольку мы блокируем Наш фильтр эффективно затемняет большую часть исходного солнечного света. Вот как работают поляризационные солнцезащитные очки: они вырезают все, кроме солнечный свет колеблется в одном направлении или плоскости.Свет просочился в этот путь называется поляризованным или плоскополяризованным светом (потому что он может распространяться в только один самолет).

Фото: Менее известный прием поляризованного света: он заставляет кристаллы сиять удивительными спектральными цветами из-за явления, называемого плеохроизмом. Фотография кристаллов белков и вирусов, многие из которых были выращены в космосе. Предоставлено: д-р Алекс Макферсон, Калифорнийский университет, Ирвин. Фото любезно предоставлено Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Если у вас есть две пары поляризационных солнцезащитных очков (и они не подойдут с обычными солнцезащитными очками) можно сделать хитрый обманывать.Если вы поставите одну пару прямо перед другой, вы должны все еще можно видеть насквозь. Но если медленно вращать одну пару, и оставьте другую пару на том же месте, вы увидите приближающийся свет через постепенно темнеет. Когда две пары солнцезащитных очков под углом 90 градусов друг к другу, вы не сможете увидеть сквозь них все. Первая пара солнцезащитных очков блокирует все световые волны, кроме вибрирующие вертикально. Вторая пара солнцезащитных очков работает точно так же, как и первая пара.Если обе пары очков направлены в одном направлении, это нормально — световые волны, колеблющиеся вертикально, все еще могут проходить оба. Но если повернуть вторую пару очков на 90 градусов, световые волны, прошедшие через первую пару очков, не могут дольше продержаться через вторую пару. Никакой свет не может пройти два поляризационных фильтра, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.

Как ЖК-дисплеи используют жидкие кристаллы и поляризованный свет

Фото: убедитесь, что ЖК-дисплей использует поляризованный свет.Просто наденьте поляризационные солнцезащитные очки и поверните голову (или дисплей). Вы увидите дисплей с максимальной яркостью под одним углом и с самым темным ровно под 90 градусами от этого угла.

ЖК-экран телевизора использует уловку солнцезащитных очков для переключения цвета пиксели включены или выключены. Сзади экрана большой яркий свет, который направлен на зрителя. Перед этим есть миллионы пикселей, каждый из которых состоит из меньших областей, называемых субпиксели красного, синего или зеленого цвета.Каждый пиксель имеет поляризационный стеклянный фильтр за ним и еще один перед это на 90 градусов. Это означает, что пиксель обычно выглядит темным. Между два поляризационных фильтра — это крошечный скрученный нематический жидкий кристалл, который может включаться или выключаться (закручиваться или раскручиваться) электронным способом. Когда он выключен, он поворачивает проходящий через него свет на 90 градусов, эффективно позволяя свету проходить через два поляризационных фильтра и делая пиксель выглядит ярким. Когда он включен, он не вращается свет, который блокируется одним из поляризаторов, и пиксель выглядит темным.Каждый пиксель управляется отдельным транзистором (крошечный электронный компонент), который может включать и выключать его много раз в секунду.

Фото: как жидкие кристаллы включают и выключают свет. В одной ориентации поляризованный свет не может проходить через кристаллы, поэтому они кажутся темными (фото слева). В другой ориентации поляризованный свет проходит нормально, поэтому кристаллы кажутся яркими (фото справа). Мы можем заставить кристаллы менять ориентацию — а также включать и выключать их пиксели — просто прикладывая электрическое поле.Фотография из исследования жидких кристаллов, сделанная Дэвидом Вайцем, любезно предоставлена ​​Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Как работают цветные пиксели в ЖК-дисплеях

На задней панели вашего телевизора есть яркий свет; Есть много мигающие цветные квадраты спереди. Что происходит между ними? Вот как включается или выключается каждый цветной пиксель:

Как выключаются пиксели

1. Свет идет от задней панели телевизора к передней от большого яркого источника света.
2. Горизонтальный поляризационный фильтр перед источником света блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются горизонтально.
3. Проходить могут только световые волны, колеблющиеся горизонтально.
4. Транзистор отключает этот пиксель, включая электричество, протекающее через его жидкие кристаллы. Это заставляет кристаллы выпрямляться (так что они полностью раскручиваются), и свет проходит сквозь них без изменений.
5. Световые волны исходят из жидких кристаллов, которые все еще колеблются горизонтально.
6. Вертикальный поляризационный фильтр перед жидкими кристаллами блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются вертикально. Горизонтально колеблющийся свет, проходящий через жидкие кристаллы, не может пройти через вертикальный фильтр.
7. В этот момент на экран не попадает свет. Другими словами, этот пиксель темный.

Как пиксели включаются

1. Яркий свет сзади экрана светится по-прежнему.
2. Горизонтальный поляризационный фильтр перед светом блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются горизонтально.
3. Проходить могут только световые волны, колеблющиеся горизонтально.
4. Транзистор включает этот пиксель, отключая электричество. протекает через его жидкие кристаллы. Это заставляет кристаллы закручиваться. В закрученные кристаллы вращают световые волны на 90 °, проходя сквозь них.
5. Световые волны, проникшие в колеблющиеся жидкие кристаллы. горизонтально выходят из них, вибрируя вертикально.
6. Вертикальный поляризационный фильтр перед жидкими кристаллами блокирует все световые волны, кроме тех, которые колеблются вертикально.Вертикально колеблющийся свет, исходящий из жидких кристаллов, может теперь пройти через вертикальный фильтр.
7. Пиксель светится. Красный, синий или зеленый фильтр дает пиксель его цвет.

В чем разница между ЖК-экраном и плазмой?

Плазменный экран выглядит аналогично ЖК-дисплею, но работает совершенно по-другому: каждый пиксель представляет собой микроскопический флуоресцентный лампа светится плазмой. Плазма — это очень горячая форма газа в атомы разлетелись на части и образовали отрицательно заряженные электроны. и положительно заряженные ионы (атомы минус их электроны).Эти движения свободно, создавая нечеткое свечение света всякий раз, когда они сталкиваются. Плазменные экраны могут быть намного больше обычных телевизоров с электронно-лучевой трубкой, но они также намного дороже.

Краткая история ЖК-дисплеев

Художественное произведение: Ричард Уильямс изложил принцип ЖК-дисплеев в патенте США 3 322 485. Слой жидких кристаллов (желтый) между двумя прозрачными пластинами (красный) включает и выключает дисплей при подаче напряжения (синий). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

• 1888: Фридрих Рейнитцер, австрийский ученый-растениевод, обнаруживает жидкие кристаллы, изучая химическое вещество, называемое холестерилбензоатом. Кажется, что он имеет две различные кристаллические формы, твердую и жидкую, каждая со своей температурой плавления.
• 1889: Основываясь на работе Рейнитцера, немецкий химик и физик Отто Леманн вводит термин «жидкие кристаллы» (первоначально «текучие кристаллы» или «fliessende Krystalle» на немецком языке) и проводит более подробные исследования с использованием поляризованного света.Хотя его работа номинирована на Нобелевскую премию, на самом деле он никогда ее не получает.
• 1962: Ричард Уильямс из RCA начинает исследование оптических свойств нематических жидких кристаллов. Он подает новаторский патент на ЖК-дисплей. (Патент США 3 322 485) 9 ноября 1962 г., и, наконец, он был выдан спустя почти пять лет, 30 мая 1967 г.
• 1960-е: инженеры RCA, такие как Джордж Хейлмайер, опираются на это теоретическое исследование для создания самых первых практических электронных дисплеев, надеясь создать ЖК-телевизоры.
• 1968: RCA публично представляет ЖК-технологию на пресс-конференции, побуждая New York Times предвкушает появление таких продуктов, как «Тонкий телеэкран, который можно повесить на стене гостиной, как картину».
• 1968: французский ученый Пьер-Жиль де Женн проводит новаторские исследования фазовых переходов с участием жидких кристаллов, за что он получил Нобелевскую премию по физике в 1991 году.
• 1969: Вольфганг Хельфрих из RCA разрабатывает нематические ЖК-дисплеи на основе поляризованного света, но компания настроена скептически и уклоняется от их разработки.В Кентском государственном университете Джеймс Фергасон разрабатывает и запатентовал альтернативную версию той же идеи. Сегодня Хелфриху, его сотруднику Мартину Шадту и Фергасону приписывают совместное изобретение современного ЖК-дисплея.
• 1970: Не имея возможности коммерциализировать ЖК-дисплей, RCA продает свою технологию компании Timex, которая популяризирует ЖК-дисплеи в первых цифровых наручных часах.
• 1973: Sharp представляет первый в мире карманный калькулятор с ЖК-экраном (EL-805).
• 1980: Появляются дисплеи STN (super twisted nematic) с гораздо большим количеством пикселей, предлагающих изображения с более высоким разрешением.
• 1988: 100 лет спустя после открытия жидких кристаллов, Sharp стала похоронным звоном для электронно-лучевых трубок, выпустив первый 14-дюймовый цветной телевизор с ЖК-дисплеем TFT (тонкопленочный транзистор).
• 2010-е годы: ученые-оптики экспериментируют с более эффективными ЖК-дисплеями с более яркими цветами на основе квантовых точек.

Узнать больше

На сайте

Книги

• Жидкое золото: история жидкокристаллических дисплеев и создание индустрии Джозеф А.Кастеллано. World Scientific, 2005. Научный хронологический отчет о развитии ЖК-дисплеев, который переносит нас от раннего периода RCA к революции ПК и телевидению высокой четкости.
• Кристаллы, которые текут: классические статьи из истории жидких кристаллов Тимоти Дж. Слукин, Дэвид А. Данмур, Хорст Стегемейер. Taylor & Francis, 2004. Сборник важных статей по исследованию жидких кристаллов с 1888 по 1970-е годы с краткими комментариями к каждой.
• Жидкие кристаллы: Введение в жидкие кристаллы: химия и физика Питера Дж.Коллингс и Майкл Хирд. CRC Press, 1997/2017. Междисциплинарная книга, исследующая историю, науку и технологию жидких кристаллов и ЖК-дисплеев.
• Жидкие кристаллы Шиварамакришны Чандрасекар. Cambridge University Press, 1992. Классический учебник о трех типах жидких кристаллов, их свойствах и различных применениях.

Статьи

• Умный козырек Bosch отслеживает солнце во время движения Лоуренса Ульриха. IEEE Spectrum, 29 января 2020 г.Старомодные солнцезащитные козырьки могут оказаться устаревшими благодаря электронной версии, которая автоматически подстраивается под силу и положение солнца.
• Что такое квантовые точки и почему они нужны мне в телевизоре? пользователя Tim Moynihan. Wired, 19 января 2015 г. Как квантовые точки могут сделать ЖК-дисплеи ярче и лучше, но затмят ли они OLED?
• Наноразмерные столбы и отверстия могут привести к более яркому изображению, меньше бликов, Декстер Джонсон. IEEE Spectrum, 24 ноября 2014 г. Новый поляризационный фильтр, поглощающий меньше света, может сделать ЖК-дисплеи ярче и снизить энергопотребление.
• Как RCA потерял ЖК-дисплей Бенджамина Гросса. IEEE Spectrum, ноябрь 2012 г. Хотя RCA владела оригинальными патентами на ЖК-дисплеи, ей не удалось превратить их в выигрышную коммерческую технологию.
Яркое будущее
• ЖК-дисплеев Альфреда Поора. IEEE Spectrum, 29 сентября 2011 г. Взгляд на последние тенденции в дизайне ЖК-дисплеев.
Карманные цветные ЖК-телевизоры
• от Герберта Шульдинера, Popular Science, сентябрь 1984 г. Именно так Popular Science объявила о появлении компактных ЖК-экранов более четверти века назад.Включает довольно красивую трехмерную диаграмму того, как жидкие кристаллы скручивают поляризованный свет.

Технические документы

• [PDF] Основы жидких кристаллов: как они работают и что они делают от Fujitsu. Эта полезная справочная информация начинается с того места, где заканчивается моя статья, просто и ясно объясняя детальную работу ЖК-дисплеев и различные их типы.
• Патент США 3 322 485: Электрооптические элементы, использующие органическое нематическое соединение, Ричард Уильямс, RCA Corporation, 30 мая 1967 г.Оригинальный патент RCA на нематические ЖК-дисплеи.
• Патент США 3,731,986: Устройства отображения, использующие жидкокристаллическую модуляцию света. Автор Джеймс Л. Фергасон, RCA Corporation, 8 мая 1973 года. Один из первых дисплеев, в которых использовались ЖК-дисплеи из скрученных нематиков.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2007, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.