Телевизоры – техника, прошедшая достаточно длительный период технологичного развития, начиная от конструкций на громоздких ЭЛТ и завершая (на данный момент времени) гибкими плёночными конструкциями. Технология экранов LCD (жидкостно-кристаллических дисплеев), используемых в составе телевизионной и другой техники, уже успела, однако, устареть. Тем не менее, эта модель системы остаётся широко востребованной.
СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :
Что такое жидкие кристаллы?
Концепцию жидкие кристаллы разработчики стремятся совершенствовать. Нужно отметить – модернизация сопровождается положительными результатами. К тому же следует отдать должное такому качеству LCD экранов, как долговечность. Рассмотрим подробнее эту технологию.
Жидкокристаллические экраны состоят из жидких кристаллов, которые активируются электрическим током. Жидкие кристаллы используются для отображения одной или нескольких строк буквенно-цифровой информации на экранах различных устройств:
- факсимильных аппаратов,
- портативных компьютеров,
- автоответчиков,
- научных приборов,
- портативных проигрывателей компакт-дисков, часов и т. д.
Самый дорогой и продвинутый тип — устройства на активной матрице, используются в качестве экранов ручных цветных телевизоров. Соответственно, этот же тип матрицы применим к стационарным телевизорам высокой чёткости с большим экраном.
Пиксели управляются разными способами на жидкостно-кристаллических и плазменных экранах. Если каждый отдельный пиксель плазменного экрана представлен миниатюрной люминесцентной лампой, на экране LCD телевизора используются пиксели жидких кристаллов. На первый взгляд особой разницы нет. Однако для лучшего понимания следует определиться, что такое жидкие кристаллы.
Первый работающий жидкокристаллический дисплей LCD разработали в 1968 году. Ещё год потребовался для того, чтобы обнаружить эффект так называемого скрученного нематического поля, позволяющего получать качественное изображение. Первыми из продуктов появились жидкокристаллические наручные часы и жидкокристаллические дисплеи калькуляторов (конец 1970-х).
Сегодня LCD технология широко используется для производства компьютерных дисплеев и телевизионных приёмников. В таких конструкциях плотность киральной фазы такова, что проходящий через фазу поляризованный свет поворачивается на 90°, что соответствует ориентации правого поляризационного фильтра. Будучи в подобном состоянии, свет проходит и освещает поверхность пикселя.
Когда на жидкокристаллическую фазу накладывается электрическое поле, молекулы компонента выстраиваются в пространстве, киральность утрачивается. Свет, поступающий в ячейку, не проходит поворота плоскости поляризации, блокируется правым поляризационным фильтром. Соответственно, пиксель экрана выключается. Вот такой функционал в общем представлении демонстрирует жидкий кристалл.
Существует два основных типа ЖК-дисплеев:
- Пассивная матрица (PMLCD).
- Активная матрица (AMLCD).
Второй вариант более продвинутый. Яркие и удобные для чтения дисплеи с активной матрицей используют транзисторы за каждым пикселем для усиления изображения. Однако процесс производства AMLCD гораздо сложнее, чем для LCD-дисплеев с пассивной матрицей. Практически 50% произведенных изделий отсеиваются по причине производственного брака. Всего одного небольшого дефекта конструкции достаточно, чтобы забраковать AMLCD. Это одна из причин дороговизны таких продуктов.
Конструкция жидкокристаллического экрана
Рабочий жидкокристаллический экран состоит из нескольких компонентов:
- дисплейного стекла,
- приводной электроники,
- управляющей электроники,
- механического блока,
- блока питания.
Стекло жидкокристаллического экрана, за которым расположены жидкие кристаллы, покрыто рядами и колонками электродов с контактными площадками для подключения управляющей электроники (электрического тока). Электроника привода представлена интегральной схемой, через которую подаётся ток «возбуждения» электродов ряда и колонок.
Управляющая электроника также представлена интегральной схемой. Эта интегральная схема декодирует и интерпретирует входящие сигналы — например, от портативного компьютера к электронике привода. Механическая упаковка – собственно, рама, благодаря которой крепятся печатные платы привода и управляющей электроники к стеклу жидкокристаллического экрана.
Для всех конструкций жидкокристаллических экранов, жидкий кристалл зажат между подложками — двумя кусочками стекла или прозрачного пластика. Чтобы устранить дефект контакта жидких кристаллов и стекла, производители жидкокристаллических экранов применяют боросиликатное стекло, где мало ионов, либо наносят на стекло слой диоксида кремния.
Диоксид кремния предотвращает попадание ионов на поверхность стекла, а также попадание влаги. Ещё более простым решением является использование пластика вместо стекла. Использование пластика также делает дисплей светлее. Однако недорогие пластмассы рассеивают лучи света больше чем стекло и способны химически реагировать с жидкокристаллическими веществами.
Значительная доля современных конструкций жидкокристаллических экранов дополняются источником света в задней части дисплея (подсветкой). Используется подсветка флуоресцентного света, имитирующая на экране более тёмный цвет жидкого кристалла в облачной фазе. Некоторые производители дополнительно используют листы материала поляризатора для усиления этого эффекта.
Как изготавливают жидкокристаллические экраны с пассивной матрицей?
Изготовление пассивных матричных жидкокристаллических экранов (PMLCD) — это многоступенчатый производственный процесс. Переднюю и заднюю стеклянные подложки жидкокристаллического экрана сначала полируют, промывают, покрывают диоксидом кремния (SiO2).
Затем на стекло напыляют паровой фазой слой оксида индия-олова и вытравливают желаемый рисунок. На следующем этапе наносится длинная цепочка слоя полимера с целью корректного выравнивания жидких кристаллов, с последующим закреплением герметизирующей смолой. Получившийся стеклянный «сэндвич» заполняют жидкокристаллическим материалом.
Чтобы сделать жидкокристаллический экран визуально эффективным, добавляются поляризаторы. Эти элементы обычно изготавливаются из растянутых поливиниловых спиртовых пленок, содержащих йод. Такие плёнки располагаются между слоями ацетата целлюлозы. Цветные поляризаторы, сделанные с использованием красителя вместо йода, также допустимы к производству.
Большинство производителей закрепляют поляризатор к стеклу при помощи акрилового клея, после чего покрывают элемент пластиковой защитной плёнкой. Нередко практикуется создание отражающих поляризаторов, которые также используются в конструкциях жидкокристаллических экранов. Делается такой элемент в виде простого отражателя на основе металлической фольги.
Как изготавливают жидкокристаллические экраны с активной матрицей?
Процесс изготовления жидкокристаллических экранов на активной матрице (AMLCD), в принципе, напоминает процесс производства изделий с пассивной матрицей. Однако отличается большими производственными сложностями. Обычно этапы нанесения покрытия SiO2, оксида индия-олова и травление фоторезистом, заменяются множеством других различных этапов.
Для производственного варианта активной матрицы (AMLCD) каждый компонент жидкокристаллического экрана изменяется для более точной правильной работы с тонкопленочным транзистором и электроникой. Эти электронные компоненты используются для усиления и коррекции изображения ЖК экрана. Как и пассивные матрицы, дисплеи на активной матрице представляют те же самые «сэндвичи», содержащие ряд компонентов:
- поляризационную пленку;
- две натриевых барьерных плёнки (SiO2);
- цветной фильтр;
- верхнее покрытие цветного фильтра из акрила / уретана;
- прозрачный электрод;
- ориентационную пленку из полиамида;
— фактический жидкокристаллический материал, включающий пластиковые / стеклянные прокладки для поддержания надлежащей толщины жидкокристаллического элемента.
Заключительный штрих для LCD телевизоров
Будущее жидкокристаллических экранов напрямую связано с активной матрицей. Несмотря на высокий процент брака на текущем уровне производства, ожидается постепенное совершенствование процесса изготовления активных матриц (AMLCD).
Фактически уже появились компании, предлагающие оборудование для ревизии и восстановления отбракованных изделий. Благодаря такому оборудованию, явным видится снижение коэффициента брака от величины 50%, до величины более низкой, примерно, 30- 35%.