Жидкокристаллический дисплей (LCD), электронное устройство отображения, которое работает путем приложения переменного электрического напряжения к слою жидкого кристалла, вызывая тем самым изменения его оптических свойств. ЖК-дисплеи обычно используются для портативных электронных игр, в качестве видоискателей для цифровых фотоаппаратов и видеокамер, в системах видеопроекции, для электронных рекламных щитов, в качестве мониторов для компьютеров и в телевизорах с плоским экраном.Жидкие кристаллы - это материалы со структурой, которая является промежуточной между структурой жидкостей и кристаллических твердых тел. Как и в жидкостях, молекулы жидкого кристалла могут обтекать друг друга. Однако, как и в твердых кристаллах, они располагаются в узнаваемом порядке. Как и твердые кристаллы, жидкие кристаллы могут проявлять полиморфизм, то есть они могут принимать различные структурные формы, каждая из которых обладает уникальными свойствами. В ЖК-дисплеях используются либо нематические, либо смектические жидкие кристаллы. Молекулы нематических жидких кристаллов выстраиваются параллельно своим осям, как показано на рисунке. Смектические жидкие кристаллы, с другой стороны, располагаются в виде слоистых листов; в пределах различных смектических фаз, как показано на рисунке, молекулы могут располагаться по-разному относительно плоскости листов. (Более подробную информацию о физике жидкокристаллического вещества смотрите в статье жидкий кристалл.)

Оптические свойства жидких кристаллов зависят от направления прохождения света через слой материала. Электрическое поле (индуцируемое небольшим электрическим напряжением) может изменять ориентацию молекул в слое жидкого кристалла и, таким образом, влиять на его оптические свойства. Такой процесс называется электрооптическим эффектом, и он лежит в основе ЖК-дисплеев. Для нематических ЖК-дисплеев изменение оптических свойств является результатом ориентации молекулярных осей либо вдоль, либо перпендикулярно приложенному электрическому полю, причем предпочтительное направление определяется деталями химической структуры молекулы. Жидкокристаллические материалы, которые располагаются параллельно или перпендикулярно прикладываемому полю, могут быть выбраны в соответствии с конкретными областями применения. Малые электрические напряжения, необходимые для ориентации молекул жидких кристаллов, были ключевой особенностью коммерческого успеха ЖК-дисплеев; другие технологии отображения редко соответствуют их низкому энергопотреблению.Первые ЖК-дисплеи стали коммерчески доступны в конце 1960-х годов и были основаны на эффекте рассеяния света, известном как режим динамического рассеяния. Эти дисплеи использовались во многих часах и карманных калькуляторах из-за их низкого энергопотребления и портативности. Однако проблемы, связанные с их удобочитаемостью и ограниченным сроком службы жидкокристаллических материалов, привели к разработке в 1970-х годах витых нематических дисплеев (TN), варианты которых теперь доступны в компьютерных мониторах и телевизорах с плоским экраном.Ячейка TN, как показано на рисунке, состоит из верхней и нижней пластин подложки, разделенных узким зазором (обычно 5-10 микрометров; 1 микрометр = 10-6 метров), заполненных слоем жидкого кристалла. Пластины-подложки обычно представляют собой прозрачное стекло и имеют узорчатые электропроводящие прозрачные покрытия из оксида индия-олова. Электродные слои покрыты тонким выравнивающим слоем полимера, который заставляет молекулы жидких кристаллов, контактирующие с ними, выстраиваться приблизительно параллельно поверхности. В большинстве производимых в настоящее время дисплеев выравнивающие слои состоят из слоя полимера толщиной в несколько десятков нанометров (1 нанометр = 10-9 метров), который протирается тканью только в одном направлении. При сборке ячейки верхняя и нижняя пластины подложки располагаются таким образом, чтобы направления выравнивания были перпендикулярны друг другу. Затем весь узел помещается между парой листовых поляризаторов, оси поглощения света которых также перпендикулярны друг другу. При отсутствии какого-либо напряжения перпендикулярные слои выравнивания приводят к тому, что жидкий кристалл принимает скрученную конфигурацию от одной пластины к другой. При отсутствии жидкого кристалла свет, проходящий через ячейку в любом направлении, поглощался бы из-за скрещенных поляризаторов, и ячейка казалась бы темной. Однако при наличии слоя жидкого кристалла ячейка кажется прозрачной, поскольку оптика скрученного жидкого кристалла соответствует скрещенному расположению поляризаторов. Подача напряжения от трех до пяти вольт на жидкий кристалл разрушает скрученное состояние и заставляет молекулы ориентироваться перпендикулярно пластинам подложки, придавая элементу темный вид, как показано на схеме. Для простых дисплеев жидкокристаллический элемент работает в отражающем режиме с диффузным отражателем, расположенным позади дисплея, и активированные части рисунка электрода отображаются в виде черных изображений на сером фоне, создаваемом диффузным отражателем. Расположив электроды сегментами или в виде массива небольших квадратов, можно отображать буквенно-цифровые символы и изображения с очень низким разрешением — например, в цифровых часах или калькуляторах.Более сложные изображения могут быть отображены с использованием метода, известного как пассивно-матричная адресация (описано ниже). Однако даже при использовании этой технологии дисплеи с углом обзора 90° TN могут создавать изображения, состоящие всего из примерно 20 рядов элементов изображения, известных как пиксели.