Что такое жидкокристаллический дисплей?

Жидкокристаллический дисплей - это тип генерируемого электричеством изображения, отображаемого на тонкой плоской панели. Первые ЖК-дисплеи, появившиеся в 1970-х годах, представляли собой крошечные экраны, используемые в основном в калькуляторах и цифровых часах, отображающие черные цифры на белом фоне. Сегодня новейшие ЖК-телевизоры с плоским экраном, которые в значительной степени заменили традиционные громоздкие электронно-лучевые трубки, могут воспроизводить цветные изображения высокой четкости с диагональю до 108 дюймов. ЖК–дисплеи сейчас можно найти повсюду - в системах домашней электроники, мобильных телефонах, фотоаппаратах и компьютерных мониторах, а также в часах и телевизорах.

Технология основана на замечательных электрически чувствительных материалах, называемых жидкими кристаллами, которые текут подобно жидкостям, но имеют кристаллическую структуру. В кристаллических твердых телах составляющие частицы – атомы или молекулы – располагаются в виде правильных геометрических массивов, тогда как в жидком состоянии они могут свободно перемещаться случайным образом. Жидкие кристаллы состоят из молекул – часто палочкообразных – которые организуются в одном направлении, но все еще способны перемещаться. Оказывается, молекулы жидких кристаллов реагируют на электрическое напряжение, которое изменяет их ориентацию и оптические характеристики объемного материала. Именно это свойство используется в ЖК-дисплеях.

Панель жидкокристаллического дисплея, в среднем, состоит из тысяч элементов изображения (“пикселей”), которые индивидуально обрабатываются напряжением. Они стали популярными, потому что они тоньше, легче и имеют более низкое рабочее напряжение, чем другие технологии отображения, и они идеально подходят, например, для устройств с батарейным питанием. Однако за большими цветными ЖК-телевизорами, которые сейчас доступны в каждом супермаркете, стоят несколько десятилетий исследований и разработок. Физикам, химикам и технологам, работающим сообща, приходилось решать множество проблем.

Жидкие кристаллы были случайно открыты в 1888 году австрийским ботаником Фридрихом Райнитцером. Он показал, что производное растения, холестерилбензоат, имеет две температуры плавления, превращаясь в мутную жидкость при 145 °C и становясь прозрачным при 179°C. Чтобы найти объяснение, он передал свои образцы физику Отто Леманну. Используя микроскоп, оснащенный нагревательной ступенью, Леман показал, что промежуточное мутное состояние обладает оптическими свойствами, типичными для некоторых кристаллов, но при этом является жидкостью – так родился термин “жидкий кристалл”.

Понятно, что большинство жидких кристаллов, таких как холестерилбензоат, состоят из молекул с длинными стержнеобразными структурами. Именно сочетание сил притяжения, существующих между всеми молекулами, в сочетании со стержнеобразной структурой приводит к образованию жидкокристаллической фазы. Однако это взаимодействие недостаточно сильное, чтобы прочно удерживать молекулы на месте. С тех пор было открыто много различных типов жидкокристаллических структур. Некоторые из них организуются в слои, в то время как другие даже имеют форму диска и образуют колонны.

На протяжении 1920-х и 1930-х годов исследователи изучали воздействие электрических и магнитных полей на жидкие кристаллы. В 1929 году русский физик Всеволод Фридерикс показал, что молекулы жидких кристаллов в тонкой пленке, зажатой между двумя пластинами, меняют свое расположение при приложении магнитного поля. Это был предшественник современного жидкокристаллического дисплея, работающего под напряжением. Первый патент на жидкокристаллическое устройство был получен британской компанией Marconi Wireless Telegraph company в 1936 году. Однако серьезный интерес к ЖК-дисплеям возник только после Второй мировой войны. Когда физики начали разрабатывать электронные устройства и интегральные схемы все меньшего размера для бытовой техники, стало ясно, что существует потребность в совместимой технологии отображения. ЖК-дисплеи стали кандидатом.

Первые устройства, которые были разработаны в конце 1960-х годов, состояли из тонкой пленки жидкого кристалла, помещенной между предметными стеклами, покрытыми прозрачными электродами. Приложенное электрическое поле нарушало выравнивание жидкого кристалла, превращая его внешний вид из прозрачного в непрозрачный. Эти и последующие устройства были довольно чувствительны, например, к температуре и прослужили недолго. Однако прорыв произошел в Великобритании, когда физик Питер Рэйнс из Королевского института сигналов и радаров (RSRE) сотрудничал с химиками Джорджем Греем и Кеном Харрисоном из Университета Халла в разработке новых жидкокристаллических материалов, которые работали, были стабильны при комнатной температуре и пригодны для массового производства. Это междисциплинарное сотрудничество сыграло решающую роль в развитии технологии жидкокристаллических дисплеев. Исследовательская программа RSRE, возглавляемая физиком Сирилом Хилсумом, привела к ряду ключевых изобретений в области устройств, включая сверхскрученный нематический ЖК-дисплей, тонкопленочные транзисторы (TFT) для управления ЖК-дисплеями, бездефектное витое нематическое устройство и бистабильный дисплей zenithal. ЖК-дисплеи TFT, в состав которых входит тонкопленочный кремниевый транзистор, в настоящее время являются основной технологией, используемой в телевизорах и компьютерных мониторах.

Мы Sinda Display приветствуем любые требования к ЖК-дисплеям, мы обеспечим вам профессиональное отношение и надежные ЖК-дисплеи. Спасибо.