Из чего состоит экран телевизора. Устройство телевизора: из чего состоит экран и как работают разные типы дисплеев

Из каких компонентов состоит экран современного телевизора. Как устроены и работают ЖК, LED, OLED и другие типы дисплеев. Какие технологии подсветки используются в телевизорах. Чем отличаются разные виды матриц.

Основные компоненты экрана телевизора

Экран современного телевизора состоит из нескольких ключевых компонентов:

• Матрица — основной элемент, формирующий изображение
• Подсветка — источник света для матрицы
• Поляризационные фильтры
• Цветовые фильтры
• Защитное стекло
• Электронная система управления

Рассмотрим подробнее устройство и принцип работы основных типов телевизионных экранов.

Жидкокристаллические (ЖК) экраны

ЖК-экраны являются наиболее распространенным типом дисплеев в современных телевизорах. Как они устроены и работают?

Принцип работы ЖК-матрицы

В основе ЖК-экрана лежит слой жидких кристаллов, заключенный между двумя поляризационными фильтрами. Жидкие кристаллы способны менять свою ориентацию под воздействием электрического поля. Это позволяет управлять прохождением света через ячейки матрицы.

Компоненты ЖК-экрана

• ЖК-матрица с жидкими кристаллами
• Поляризационные фильтры
• Цветовые фильтры (RGB)
• Система подсветки
• TFT-подложка с транзисторами

Виды подсветки в ЖК-телевизорах

В ЖК-телевизорах используются два основных типа подсветки:

1. CCFL (флуоресцентная) — более старая технология
2. LED (светодиодная) — современный стандарт

Светодиодная подсветка бывает двух видов:

• Edge LED — светодиоды расположены по краям экрана
• Direct LED — светодиоды расположены за всей поверхностью экрана

LED-телевизоры

Какие особенности имеют LED-телевизоры и чем они отличаются от обычных ЖК?

Отличия LED от ЖК

На самом деле LED-телевизоры являются разновидностью ЖК-телевизоров. Их главное отличие — использование светодиодной подсветки вместо флуоресцентной. Это дает ряд преимуществ:

• Более высокая яркость и контрастность
• Лучшая цветопередача
• Меньшее энергопотребление
• Более тонкий корпус

Технология локального затемнения

Многие LED-телевизоры используют технологию локального затемнения (Local Dimming). Ее суть заключается в том, что светодиоды подсветки могут регулироваться независимо в разных зонах экрана. Это позволяет повысить контрастность изображения.

OLED-телевизоры

OLED — это принципиально новая технология, отличающаяся от ЖК. В чем ее особенности?

Принцип работы OLED

В OLED-экранах используются органические светодиоды, которые сами излучают свет при подаче электрического тока. Каждый пиксель представляет собой отдельный светодиод. Это дает ряд преимуществ:

• Абсолютно черный цвет
• Мгновенный отклик
• Сверхтонкий корпус
• Идеальные углы обзора

Недостатки OLED

При всех достоинствах, у OLED есть и некоторые недостатки:

• Меньшая долговечность
• Риск выгорания статичных элементов
• Более высокая цена

Квантовые точки: технология QLED

QLED — это усовершенствованная версия LED-телевизоров, использующая технологию квантовых точек. В чем ее суть?

Что такое квантовые точки

Квантовые точки — это полупроводниковые нанокристаллы, способные излучать свет определенного цвета при возбуждении. В QLED-телевизорах они используются для улучшения цветопередачи.

Преимущества QLED

• Расширенный цветовой охват
• Повышенная яркость
• Улучшенная энергоэффективность
• Отсутствие выгорания

Микро-LED: технология будущего?

Micro-LED — перспективная технология, которая может стать будущим телевизионных экранов. Каковы ее особенности?

Принцип работы Micro-LED

В Micro-LED каждый пиксель состоит из крошечных светодиодов размером менее 100 мкм. Они способны самостоятельно излучать свет, как в OLED, но лишены недостатков органических светодиодов.

Потенциальные преимущества

• Сверхвысокая яркость
• Идеальная контрастность
• Отсутствие выгорания
• Модульная конструкция
• Долговечность

Однако пока технология Micro-LED остается слишком дорогой для массового производства.

Как выбрать телевизор: на что обратить внимание

При выборе телевизора стоит учитывать несколько важных факторов:

Тип матрицы

Выбор типа матрицы зависит от ваших предпочтений и бюджета:

• IPS — широкие углы обзора, точная цветопередача
• VA — высокая контрастность, глубокий черный
• OLED — лучшее качество изображения, но дороже

Разрешение экрана

Современный стандарт — 4K (3840×2160 пикселей). Для больших диагоналей рекомендуется выбирать именно такое разрешение.

Поддержка HDR

Технология расширенного динамического диапазона (HDR) позволяет получить более реалистичное изображение с широким диапазоном яркости.

Частота обновления

Для плавного воспроизведения динамичных сцен рекомендуется выбирать телевизор с частотой 100-120 Гц.

Учитывая эти факторы, вы сможете выбрать телевизор, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям и предпочтениям.

LCD телевизор что это значит, виды матриц, характеристики

LCD телевизор — это тв с экраном на жидких кристаллах.

Экран представляет собой плоскую панель, в составе которой есть несколько слоев. Один из слоев состоит из жидких кристаллов (liquid crystal), поэтому экран называется liquid crystals display (LCD). И сам телеприемник называется “LCD”.

Такие дисплеи должны по технологии иметь источник света. Он формирует поток света, который и проходит через слой liquid crystal. Раньше подсветка осуществлялась Cold Cathode Fluorescent Lamp (CCFL), люминесцентными лампами.

Позже в качестве источника света стали использовать светодиоды. Светодиоды носят название light-emitting diode (LED), и телевизоры стали называться “LED”.

Для простоты понимания так и остались эти названия. Телевизоры с подсветкой от люминесцентной лампы CCFL называют LCD. А аппараты с подсветкой от светодиодов называются LED. Хотя означают они одно и то же. Это экран со слоем жидких кристаллов и с подсветкой.

Сегодня не используются лампы CCFL, остались только светодиоды. Поэтому в большинстве случаев тв с жидкими кристаллами называются LED, иногда LCD. Такие тв еще называют жидкокристаллическими (жк). Технически все эти названия равнозначны, они означают одну технологию, а различие в названиях вводились маркетологами.

Подробности о лед подсветке вы узнаете на странице о LED телевизорах.

Аббревиатура LCD означает использование жидких кристаллов. Вот этот слой liquid crystals (жк) и определяет некоторые характеристики матрицы экрана.

Устройство экрана

В LCD телевизорах изображение выводится на плоскую панель, которая состоит из стеклянных пластин. Между этими пластинами и находится слой liquid crystal. На стеклянные пластины наносятся поляризационные и цветовые фильтры. Жк панель подсвечивается лампой, и свет, проходя через панель и окрашиваясь в нужный цвет, дает нам картинку.

Структура LCD панели

Жидкие кристаллы, ориентируясь в пространстве под воздействием сигнала, пропускают столько света сколько нужно для свечения определенного пикселя.

Управление жидкими кристаллами осуществляется по технологии TFT (Thin Film Transistor) — тонкопленочных транзисторов.

Каждый из этих транзисторов управляет своим пикселем, поэтому картинка меняется сразу на всём экране.

Положение жидкого кристалла в пространстве

Для нормальной работы LCD экрана его нужно подсветить. Ведь жидкие кристаллы только перекрывают путь свету, а не создают его. Раньше поток света создавался лампой, а сегодня это делают светодиоды.

Характеристики жидких кристаллов

По строению слоя с жидкими кристаллами использовались три вида матриц: TN, VA, IPS. Есть еще много разновидностей этих матриц, но основные эти три.

Отличаются эти виды только положением жидкого кристалла в ячейке матрицы и его поведением при воздействии напряжения.

Для телевизоров сегодня используются только VA и IPS, есть еще ADS, но она только появилась и по структуре очень похожа на IPS. TN в телеприемниках не применяется, она используется в мониторах для пк.

У этих матриц в зависимости от вида строения и разные характеристики.

У VA матриц хорошая контрастность, уровень черного, сочные цвета. Немного хуже углы обзора, точность цветопередачи.

У IPS отличные углы обзора, хорошая точность цветопередачи. Хуже контрастность и уровень черного.

Яркость картинки зависит от подсветки матрицы.

Для качества изображения самый важный параметр — это контрастность, поэтому для телевизионных экранов лучше выбрать VA матрицу.

Развитие технологий привело к тому, что приведенные отличия немного сгладились и не являются критическими при выборе телевизора. Особенно у дорогих моделей отличия не сильно бросаются в глаза и производители успешно используют матрицы и VA и IPS. А вот у более дешевых тв эти параметры могут иметь различия в больших пределах.

Качество экрана с жк матрицей во многом определяется и качеством подсветки. Сюда относятся и равномерность подсветки и такие дефекты, как тинт, бандинг. Здесь можно прочитать о дефектах подсветки.

Сегодня LCD телевизоры, они же и LED и жк, включают в себя и новые разработки, такие как экраны на квантовых точках, QLED от Samsung, Nano Cell и QNED от LG. Получается, что на рынке телевизоров есть только OLED и LCD.

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

Какие бывают экраны телевизоров?

Диагонали телевизоров в дюймах и сантиметрах

На чтение: 3 минОпубликовано: 30.01.2020Обновлено: 29.10.2022Рубрика: Железо

Какие бывают экраны у телевизоров? На сегодняшний день существуют всего четыре базовые технологии производства телевизоров. Каждая технологическая ветвь прошла собственную эволюцию, и можно сказать, что первые две уже зашли в тупик.

1. ЭЛТ-телевизоры, они же кинескопные, они же — на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) Относительно недавно вершиной телевизионных технологий считался телевизор на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ).
2. Плазменные телевизоры (PDP), стали первой альтернативой телевизорам на лучевой трубке — большая диагональ экрана, высокое разрешение, сочные цвета, глубина изображения, невероятная яркость (свыше 1000 кд/м 2 ), позволяющая смотреть фильм даже при солнечном свете, возможность повесить на стену как картину. Минимальный размер экрана у «плазмы» — 37 дюймов, и меньший размер производители выпускать не планировали. Конструктивно панель плазменного телевизора представляет собой две стеклянные пластины, между которыми располагаются микрокапсулы (ячейки) со смесью из инертных газов с люминофором. Доля их продаж сегодня не превышает 1%.
3. Жидкокристаллические телевизоры (ЖК), они же LCD (CCFL, EEFL или LED) Появление на рынке LCD (liquid crystal display) — жидкокристаллического дисплея — ознаменовало третий этап в развитии технологий изготовления экранов. ЖК-дисплей, как следует из названия, состоит из жидкокристаллической решетки, а также цветных светофильтров, защитного покрытия и — самое важное — источника света, который пропускается через всю эту конструкцию. Принцип работы ЖК-телевизоров основан на проведении электрических импульсов не через инертные газы, как в плазменных ТВ, а в жидкокристаллической среде, находящейся под давлением между двумя электронными платами.
4. Светодиодные панели OLED — четвертая ветвь эволюции телевизионных экранов, которая берет свое начало в подсветке ЖК-дисплеев. Вместе с развитием светодиодной технологии поменялся подход к построению телематрицы. Теперь органические светодиоды (organic light-emitting diode) покусились на святая святых — жидкокристаллическую решетку и цветные светофильтры. Не следует путать ЖК-телевизоры со светодиодной подсветкой (LED) и собственно светодиодные панели (OLED), экран которых целиком выполнен из органических светодиодов без использования жидких кристаллов.

Содержание

1. Как выбрать телевизор?
2. Диагонали телевизоров в дюймах и сантиметрах
3. Таблица соответствия диагонали телевизоров и размеров экрана — наиболее популярные диагонали ТВ

Как выбрать телевизор?

Диагонали телевизоров в дюймах и сантиметрах

С 1958 года решили принять значение дюйма ровно в 25,4 мм, а до этого после запятой было намного больше знаков. Соотношение дюймов и сантиметров следующее:

• 1 дюйм = 2,54 см = 25,4 мм.
• 1 см = 0,3937 дюйма.
• 1 м = 39,37 дюйма

В английской системе мер 1 дюйм = 12 линий = 72 точки = 1/12 фута = 1/36 ярда.

Теперь поговорим о размерах экранов телевизоров, так как часто покупателям сложно определиться в этих диагоналях, переводя их в сантиметры. Чтобы легко было разобраться в этих размерах, приведем специальную таблицу.

Таблица соответствия диагонали телевизоров и размеров экрана — наиболее популярные диагонали ТВ

Ваша оценка

( 3 оценки, среднее 5 из 5 )

0 2 786 views

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Объяснение

светодиодных и ЖК-телевизоров: в чем разница?

Компания Digital Trends может получать комиссию при покупке по ссылкам на нашем сайте. Почему нам доверяют?

Автор Квентин Кеннемер, Райан Ваниата и Майкл Биззако 13 мая 2022 г.

Покупка нового телевизора похожа на бесконечный поток технического жаргона, дисплейной терминологии и головокружительных аббревиатур. Одно дело, когда разрешение 4K появилось в домах потребителей, а телевизионные бренды рекламировали новую спецификацию просмотра UHD как главный маркетинговый ход. Но за последние несколько лет сюжет только усугубился, когда дело доходит до трех- и четырехбуквенных аббревиатур с появлением самых современных технологий освещения и экрана. Но между OLED, QLED, mini-LED, а теперь и QD-OLED, есть одна битва слов, которая лежит в основе телевизионного словаря: LED против LCD.

Содержание

• Светодиод и ЖК-дисплей: вместе навсегда
• Подсветка
• Что такое локальное затемнение?
• OLED против QLED

Хотите верьте, хотите нет, но светодиодный телевизор — это ЖК-телевизор. Но знаете что? ЖК-телевизор  — это не всегда телевизор со светодиодной подсветкой.

Как же так могло быть, спросите вы? Позвольте нам раскрыть часть этой великой тайны с помощью следующей разбивки как светодиодных, так и ЖК-телевизоров.

Подробнее

• Лучшие A/V-ресиверы
• Звуковая панель и динамики
• OLED против LED

Светодиод и ЖК-дисплей: вместе навсегда

Несмотря на другой акроним, LED-телевизор — это всего лишь особый тип ЖК-телевизора, в котором используется жидкокристаллическая панель (ЖК-дисплей) 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 затворе, который либо пропускает свет, либо блокирует его.

Поскольку и светодиодные, и ЖК-телевизоры основаны на ЖК-технологии, остается вопрос: в чем разница между и ? Собственно, речь идет о том, что разница была . В старых ЖК-телевизорах для освещения использовались флуоресцентные лампы с холодным катодом (CCFL), тогда как в ЖК-телевизорах со светодиодной подсветкой для освещения экрана использовался набор более эффективных светодиодов (LED) меньшего размера.

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

Подсветка

В ЖК-телевизорах используются три основные формы подсветки: подсветка CCFL, полноэкранная светодиодная подсветка и боковая светодиодная подсветка. Каждая из этих технологий освещения существенно отличается друг от друга. Давайте копаться в каждом.

Подсветка CCFL

Подсветка

CCFL — это более старая, ныне заброшенная форма технологии отображения, в которой ряд ламп с холодным катодом расположен внутри телевизора за ЖК-дисплеем. Огни освещают кристаллы довольно равномерно, что означает, что все области изображения будут иметь одинаковые уровни яркости. Это влияет на некоторые аспекты качества изображения, которые мы более подробно обсудим ниже. Поскольку CCFL больше, чем светодиодные матрицы, ЖК-телевизоры на основе CCFL толще, чем ЖК-телевизоры со светодиодной подсветкой.

Подсветка полного массива

Подсветка полного массива заменяет устаревшие CCFL на массив светодиодов, охватывающих заднюю часть экрана, включая зоны светодиодов, которые можно зажигать или приглушать в процессе, называемом локальным затемнением. Телевизоры, использующие полноэкранную светодиодную подсветку, составляют значительную часть рынка высококачественных светодиодных телевизоров, и на то есть веская причина — с более точным и равномерным освещением они могут создавать лучшее качество изображения, чем когда-либо могли достичь ЖК-телевизоры CCFL. с лучшей энергоэффективностью для загрузки.

Краевое освещение

Другой формой подсветки ЖК-экрана является боковая светодиодная подсветка. Как следует из названия, у телевизоров с боковой подсветкой есть светодиоды по краям экрана. Существует несколько различных конфигураций, включая светодиоды только снизу, светодиоды сверху и снизу, светодиоды слева и справа и светодиоды по всем четырем краям. Эти различные конфигурации приводят к различиям в качестве изображения, но общие возможности яркости по-прежнему превышают возможности ЖК-телевизоров CCFL. Хотя у краевого освещения есть некоторые недостатки по сравнению с дисплеями с полным массивом или прямой подсветкой, результатом является краевое освещение, которое позволяет производителям делать более тонкие телевизоры с меньшими затратами на производство.

Чтобы сократить разрыв в качестве локального затемнения между телевизорами с боковой подсветкой и телевизорами с полной 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 QLED-телевизоров. Благодаря дизайну с боковым освещением и качеству локального затемнения они сохраняют тонкий форм-фактор, более близкий к полноэкранной задней подсветке.

Что такое локальное затемнение?

Локальное затемнение — это функция ЖК-телевизоров со светодиодной подсветкой, при которой светодиодный источник света за ЖК-дисплеем затемняется и подсвечивается в соответствии с требованиями изображения. ЖК-дисплеи не могут полностью предотвратить прохождение света даже в темных сценах, 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 должны быть темными.

Локальное затемнение помогает LED/LCD-телевизорам в большей степени соответствовать качеству современных OLED-дисплеев, которые по своей природе отличаются более высоким уровнем контрастности — чего не могут ЖК-телевизоры CCFL. Качество локального затемнения зависит от того, какой тип подсветки используется на ЖК-дисплее, сколько отдельных зон подсветки задействовано и от качества обработки. Вот обзор того, насколько эффективно локальное затемнение для каждого типа ЖК-телевизоров.

Полный массив и прямая локальная подсветка

Телевизоры

с полной подсветкой имеют наиболее точное локальное затемнение и, следовательно, обеспечивают наилучшую контрастность. Поскольку массив светодиодов охватывает всю заднюю часть ЖК-экрана, области обычно можно затемнять с большей точностью, чем на телевизорах с боковой подсветкой, а яркость имеет тенденцию быть одинаковой по всему экрану. Впечатляющие телевизоры Hisense U7G — отличные примеры относительно доступных моделей, в которых используется многозонная полноэкранная подсветка с локальным затемнением.

«Прямое локальное затемнение» — это, по сути, то же самое, что и полное затемнение массива, только с меньшим количеством светодиодов, разбросанных дальше друг от друга в массиве. Однако стоит отметить, что многие производители не различают «прямое локальное затемнение» и полное затемнение как две отдельные формы локального 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 полноэкранные дисплеи.

Краевое освещение

Поскольку в 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 очень тонким блокам или полосам более светлых пикселей внутри или вокруг области, которые должны быть затемнены. Локальное затемнение телевизоров с боковым освещением иногда может приводить к некоторой затемненности в темных областях по сравнению с полноэкранными светодиодными телевизорами. Следует также отметить, что не все телевизоры с боковой светодиодной подсветкой предлагают локальное затемнение, поэтому нередко можно увидеть светящиеся полосы света по краям телевизора и меньшую яркость ближе к центру экрана.

Подсветка CCFL

Поскольку в телевизорах с подсветкой CCFL не используются светодиоды, модели с таким типом освещения не имеют возможности затемнения. Вместо этого ЖК-панель ЖК-дисплеев CCFL постоянно и равномерно освещается, что обеспечивает заметную разницу в качестве изображения по сравнению со светодиодными ЖК-дисплеями. Это особенно заметно в сценах с высокой контрастностью, так как темные участки изображения могут казаться слишком яркими или размытыми. При просмотре в хорошо освещенной комнате разницу легче не заметить или не заметить, а вот в темной комнате она будет, ну, бросаться в глаза.

OLED против QLED

Как будто это уже не достаточно запутанно, как только вы начинаете исследовать мир современных технологий отображения, появляются новые аббревиатуры. Чаще всего вы найдете два: OLED и QLED.

В OLED-дисплее используется панель из органических соединений размером с пиксель, которые реагируют на электричество. Поскольку каждый крошечный пиксель (которых в современных дисплеях миллионы) можно включать и выключать по отдельности, OLED-дисплеи называются «излучающими» дисплеями (что означает, что они не требуют подсветки). Они предлагают невероятно глубокий коэффициент контрастности и лучшую точность на пиксель, чем любой другой тип дисплея на рынке.

Поскольку для них не требуется отдельный источник 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 технологии премиум-класса.

QLED — это LED/LCD-телевизоры премиум-класса от Samsung. В отличие от OLED-дисплеев, QLED не является технологией так называемого эмиссионного дисплея (свет по-прежнему освещает пиксели QLED сзади). Однако телевизоры QLED оснащены обновленной технологией подсветки 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 приводит к более ярким оттенкам серого и цветам, а также расширяет возможности HDR (расширенного динамического диапазона).

А теперь, чтобы сделать ситуацию еще более запутанной, часть линейки телевизоров Samsung 2022 года позиционируется как традиционные OLED, хотя более глубокое изучение покажет, что на самом деле это первый набег компании на новую технологию панелей под названием QD-OLED.

Чтобы узнать больше о QLED и его функциях, ознакомьтесь с нашим списком лучших телевизоров, которые вы можете купить. Далее в статье сравниваются качества телевизоров QLED и OLED; тем не менее, мы также рекомендуем ознакомиться с нашим обзором OLED и QLED, чтобы сравнить эти две первоклассные технологии.

Есть и более ровные дисплеи, с которыми стоит познакомиться, включая microLED и Mini-LED, которые выстраиваются в очередь, чтобы стать новейшими телевизионными технологиями. Посмотрите, как эти две функции сравниваются с текущими лидерами технологий, в руководстве OLED и MicroLED и в нашем руководстве Mini-LED и 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 обоснованное решение о покупке и держать своего продавца Best Buy в напряжении.

Рекомендации редакции

• Что такое Amazon Music: все, что вам нужно знать
• Что такое ЦАП и зачем он нужен?
• Лучшие предложения Amazon Echo на декабрь: получите эхо-шоу за 40 долларов
• Лучшие предложения Walmart TV на декабрь 2022 года
• Лучшие предложения Sonos на декабрь: экономьте на Sonos Move и Sonos Roam

как ученый изменил мир

В лаборатории Университета Халла 50 лет назад было создано новое химическое соединение, которое повлияет на мир так же сильно, как любое лекарство, топливо или материал. Человеком, ответственным за это изобретение, изменившее общество, был Джордж Грей. Его новые молекулы жидких кристаллов (теперь известные как 5CB) сделали жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) жизнеспособными и положили начало многомиллиардной индустрии плоских экранов.

Профессор Джордж Грей. Центр истории корпуса, Автор указан

История начинается в 1967 году, когда Джон Стоунхаус, член парламента от лейбористской партии и министр технологий при премьер-министре Гарольде Уилсоне, создал группу для разработки технологии, которая только что дебютировала в «Звездном пути» — полноцветного плоского экрана.

К несчастью для Стоунхауса, его удивительное предвидение с тех пор было омрачено его попыткой (в 1974 году) инсценировать собственную смерть, чтобы избежать наказания за многочисленные обвинения в мошенничестве и подделке документов.

Но прежде чем мы вернемся к красочным персонажам, давайте взглянем на науку о ЖК-дисплеях.

Пиксели и свет

Жидкие кристаллы — это состояние вещества, которое находится между жидкостями и твердыми телами. Они текут как жидкость, а молекулы внутри них сохраняют некоторый порядок относительно друг друга, как в кристалле. Длинные и тонкие молекулы укладываются друг на друга в упорядоченные прямоугольные ряды.

Важно отметить, что эти жидкокристаллические структуры могут интересным образом взаимодействовать со светом, и это ключ к тому, как они работают в дисплеях с плоским экраном. Каждый пиксель в ЖК-дисплее состоит из источника света, обычно светодиода (LED), и тонкого слоя жидких кристаллов, зажатого между двумя фильтрами, которые ученые называют поляризационными.

Свет, исходящий от лампы, светодиода или Солнца, известен как неполяризованный в том смысле, что он состоит из волн, распространяющихся наружу в различных направлениях. По аналогии представьте себе группу школьников, машущих скакалками. Некоторые будут махать своими веревками вверх и вниз, некоторые из стороны в сторону, а некоторые под углом между ними.

Поляризационные фильтры упорядочивают исходящие световые волны, пропуская только волны с определенной ориентацией. Как и в ЖК-дисплеях, вы найдете их, например, в некоторых солнцезащитных очках. Если мы вернемся к нашей аналогии с веревкой, представьте, что веревки проходят через решетчатые ворота. Параллельные планки ворот позволяют распространяться только волнам, бегущим вверх и вниз, в то время как волны от всех детей, качающих свои веревки в других направлениях, ограничиваются — вот что поляризация делает со светом.

Как работают поляризационные фильтры. Обмен физическими стеками, предоставлен автором

Теперь представьте, что у вас есть два поляризационных фильтра. Вы кладете одну поверх другой и подносите их к свету. Как и ожидалось, они отсекают часть света, попадающего в глаза. Теперь, удерживая один перед другим, вы поворачиваете фильтр на 90 градусов. Оказывается, происходит что-то странное — теперь они вырезают весь свет, и вместе фильтры кажутся непрозрачными. В этой ориентации первый фильтр отсекает поляризованный свет «из стороны в сторону», а второй фильтр отсекает свет «вверх и вниз».

В основе ЖК-экранов лежат два поляризационных фильтра этой ориентации.

Поляризационные фильтры, повернутые друг к другу на 90 градусов, непрозрачны.

А теперь жидкий кристалл

Тонкий слой жидких кристаллов между этими поляризационными фильтрами делает что-то довольно умное. Молекулы укладываются в форме спирали, которая искажает поляризацию света, позволяя ему проходить через второй фильтр.

Чтобы превратить этот бутерброд из поляризационных фильтров и жидких кристаллов в пиксель на дисплее, нужно еще кое-что. Вам нужны какие-то средства, чтобы включать и выключать свойства искривления света жидкого кристалла. Таким образом, вы можете контролировать, будет ли пиксель ярким или темным.

И здесь мы возвращаемся к Стоунхаусу, потому что еще в 1967 году он начал решать эту проблему. Работая в Министерстве технологий, Стоунхаус вскоре узнал, что Великобритания платит американцам больше за право использовать их технологию цветных электронно-лучевых трубок (в этих больших громоздких телевизорах и мониторах) в дисплеях, используемых военными, чем тратит. при разработке сверхзвукового авиалайнера «Конкорд».

Это убедило его в том, что Великобритании необходимо разработать цветную панель с плоским экраном. Правительственная рабочая группа, возглавляемая профессором физики Сирилом Хилсумом, встретилась с экспертами в соответствующих областях, чтобы решить, какие технологии должны получить финансирование. Когда дело дошло до совещания по жидким кристаллам, эксперта спросили, почему свет отражается от его бутылки с образцами жидких кристаллов и отбрасывает на стену такой любопытный рисунок. Он не мог ответить, но мог ответить молодой Джордж Грей, преподаватель химии из Халлского университета. И этот блестящий момент принес ему контракт.

В течение года исследовательская группа Грея разработала жидкий кристалл, который был стабильным, простым в изготовлении и, что наиболее важно, имел положительный заряд на одном конце. Заряд означал, что к пикселю можно было приложить электрическое поле, притягивая заряженную молекулу, чтобы разрушить структуру жидких кристаллов и сделать пиксель темным. Отключение питания позволило стеку восстановиться, а пиксель снова стал белым.

Молекула известна как 4-циано-4′-пентилбифенил, или сокращенно 5CB. А к 1974 появились в продаже первые устройства, содержащие это соединение, такие как калькуляторы и электронные часы. Даже по сей день, если у вас есть часы с серо-черным дисплеем, у вас есть 5CB на запястье.

5СВ. Автор предоставил Чуть позже появились цветные экраны

. Они работают по точно такому же принципу, за исключением того, что каждый пиксель состоит из трех крошечных субпикселей, а к слоям добавлены красный, зеленый и синий фильтры, каждый из которых можно контролировать по отдельности, чтобы генерировать миллионы оттенков, которые мы ожидаем в нашем современном мире. экраны с высоким разрешением.