Пристрій і принцип роботи LCD телевізора

LCD (Liquid crystal display) або РК (рідкокристалічний телевізор, як їх називають в народі - це телевізор з РК дисплеєм і лампової підсвічуванням. Рідкокристалічний, означає, що сам дисплей (монітор) зроблений на основі рідких кристалів

LCD TFT (англ. Thin film transistor — тонкоплівковий транзистор) - різновид рідкокристалічного дисплея, в якому використовується активна матриця, керована тонкоплівковими транзисторами. Підсилювач для кожного субпікселя (елементи матриці) застосовується для підвищення швидкодії, контрастності й чіткості зображення дисплея

  • Трохи історії:
  • Рідкі кристали вперше були виявлені австрійським ботаніком Райнитцером 1888 р., але тільки в 1930-му році дослідники з британської корпорації Marconi отримали патент на їх промислове застосування, однак, слабкість технологічної бази не дозволяла в той час активно розвивати цей напрямок.

    Перший справжній прорив здійснили вчені Фергесон та Вільямс з американської корпорації RCA. Один з них створив на базі рідких кристалів термодатчик, використовуючи їх виборчий відбивачем ефект, інший вивчав вплив електричного поля на нематичні кристали. І ось, в кінці 1966 р., корпорація RCA продемонструвала прототип LCD-монітора - цифрові годинник. Перший у світі калькулятор - CS10A був здійснений у 1964 році корпорацією Sharp, вона ж, у жовтні 1975 року, випустила перші компактні цифрові годинник з РК дисплеєм. На жаль, фоток не знайшов, а ось ці годинник і калькулятор - ще пам'ятають багато ab

    Перші ЖК дисплеї

    У другій половині 70-х почався перехід від восьмисегментных РК індикаторів до виробництва матриць з адресацією (можливістю управління) кожної точки. Так, у 1976 році, компанія Sharp випустила чорно-білий телевізор з діагоналлю екрана 5,5 дюйма, виконаного на базі LCD-матриці з роздільною здатністю 160х120 пікселів.

    Наступний етап у розвитку LCD-технології почався в 80-х роках, коли в пристроях стали застосовуватися STN-елементи з підвищеною контрастністю. Потім на зміну їм прийшли багатошарові структури, що дозволяють усунути помилки при відтворенні кольорового зображення. Приблизно тоді ж з'явилися активні матриці на базі технології a-Si TFT. Перший прототип монітора a-Si TFT LCD був створений у 1982 році корпораціями Sanyo, Toshiba та Cannon, ну а ми, в цей час, любили гратися ось такими іграшками з РК дисплеєм bk

    Іграшки СРСР з рк-дисплеями

    Зараз ЖК дисплеї практично повністю витіснили з ринку кінескопні телевізори, пропонуючи покупцеві будь-які розміри: від переносних і невеликих "кухонних", до величезних, з діагоналями більше метра. Ціновий діапазон так само дуже великий і дозволяє кожному підібрати телевізор по своїм потребам і фінансовим можливостям

    Нові LCD телевізори

    Схемотехніка LCD телевізорів набагато складніше, ніж у простих кінескопних телевізорів: мініатюрні деталі, багатошарові плати, дорогі блоки... Ось, кому цікаво, телевізор з РК панеллю без задньої кришки, а якщо зняти спеціальні захисні екрани, можна буде побачити інші ділянки схеми, тільки краще цього не робити, залиште це майстрам bt

    Схема LCD телевізора
  • Пристрій і принцип роботи:
  • Робота РК дисплея (РКД) заснована на явищі поляризації світлового потоку. Відомо, що так звані кристали-поляроїди здатні пропускати тільки ту складову світла, вектор електромагнітної індукції якої лежить в площині, паралельній оптичної площини поляроида. Для решти світлового потоку поляроїд буде непрозорим. Цей ефект називається поляризацією світла.

    Якщо зовсім по-простому, уявіть "світло" у вигляді маленьких круглих кульок, якщо на його шляху поставити сітку з поздовжніми прорізами (поляризатор), то після неї, з "кульок" залишаться тільки плоскі "млинці" (поляризоване світло). Тепер, якщо друга сітка з такими ж поздовжніми вирізами, млинці зможуть "проскочити" через неї і "світити" далі, якщо ж друга сітка буде мати вертикальні прорізи, то світлові горизонтальні "млинці" не зможуть пройти крізь неї і "застрягнуть" ad

    Світлофільтри в LCD

    Коли були вивчені рідкі речовини, довгі молекули яких чутливі до електростатичного та електромагнітного поля та здатні поляризувати світло, з'явилася можливість управляти поляризацією. Ці аморфні речовини за їх схожість з кристалічними речовинами за електрооптичнихвластивостям властивостями, а також за здатність приймати форму судини, назвали рідкими кристалами

    Конструктивно дисплей складається з РК-матриці (скляної пластини, між шарами якої і розташовуються рідкі кристали), джерел світла для підсвічування, контактного джгута і обрамлення (корпусу), частіше пластикового, з металевою рамкою жорсткості.

    Кожен піксель РК-матриці складається з шару молекул між двома прозорими електродами і двох поляризаційних фільтрів, площини поляризації яких (як правило) перпендикулярні. У відсутність рідких кристалів світло, що пропускається першим фільтром, практично повністю блокується другим.

    Пристрій пікселів РК-матриці

    Поверхня електродів, яка контактує з рідкими кристалами, спеціально оброблена для початкової орієнтації молекул в одному напрямку. В TN-матриці ці напрями взаємно перпендикулярні, тому молекули у відсутність напруги шикуються в гвинтову структуру. Ця структура заломлює світло таким чином, що до другого фільтра площина його поляризації повертається і через нього світло проходить вже без втрат. Якщо не вважати поглинання першим фільтром половини неполяризованого світла клітинку можна вважати прозорою, хоча уроверь втрат - чималий.

    TN-матриця відкрита

    Якщо ж до електродів прикладена напруга, то молекули прагнуть вишикуватися в напрямку електричного поля, що спотворює гвинтову структуру. При цьому сили пружності протидіють цьому, і при відключенні напруги молекули повертаються у вихідне положення. При достатній величині поля практично всі молекули стають паралельні, що призводить до непрозорості структури, ступенем прозорості можна керувати, змінюючи прикладена напруга.

    TN-матриця закрита

    В якості джерела світла (підсвічування РК-матриці) використовуються флуоресцентні лампи з холодним катодом (вони називаються так, тому що катод, що випускає електрони (негативний електрод) усередині лампи необов'язково нагрівати вище навколишньої температури, щоб лампочка запалилася). Ось так може виглядати лампа для LCD телевізора, на правому фото - "лампова збірка в роботі" телевізори з великою діагоналлю ЖК-дисплея:

    Флуоресцентні лампи з холодним катодом

    Самі лампи (білого яскравого світіння) розташовуються в спеціальних корпусних фіксаторах, позаду їх - відбивач, для зменшення втрат світлового потоку. Для того, щоб РК-матриця засвітилася рівномірно (а не смугасто, як лампи встановлені ap ), перед екраном знаходиться розсіювач, який рівномірно розподіляє світловий потік по всій своїй площі. На жаль, в цьому місці так само відбувається чимала втрата "яскравості" світіння ламп

    Розсіювач в ЖК-панелі

    Сучасні РК-матриці мають досить хороший кут огляду (близько 160 градусів) без втрати якості зображення (кольорів, яскравості), найнеприємніше, що на них можна побачити - це ось такі биті пікселі, однак, враховуючи те, що їх розмір дуже малий, один-два таких "прогоріли" пікселя не будуть сильно заважати перегляду фільмів і передач, а ось на екрані монітора - це вже може бути досить неприємно bn

    Биті пікселі в ЖК-панелі
  • Переваги і недоліки:
  • Порівняно з кінескопними телевізорами, РК-панелі мають відмінну фокусування і чіткість, немає помилок відомості променів або порушення геометрії зображення, екран ніколи не мерехтить, вони легше і займають менше місця ay До мінусів можна віднести слабеньку (порівняно з кінескопними) яскравість і контрастність, матриця не така міцна, як екран кінескопа, набір цифрових гальм і глюків при аналоговому або слабкому сигналі, а так само поганий обробці вихідного матеріалу

    Посилання на цей матеріал: http://tv-el.ru/publ/3-1-0-37

    Комментарии

    Аватар пользователя Игорь

    Я розбирав матрицю і там було кілька плівок крім розсіювача. Для чого вони потрібні?

    Аватар пользователя Андрей

    А Ви прочитайте ще раз статтю, тільки трішки уважніше, тоді дізнаєтесь, що без поляризатора робота даного пристрою неможлива Ad