Сұйық кристалды дисплейлер және олардың қасиеттері

ЖК дисплейлер: Сұйық кристалдарды пайдаланып, жарықты модуляциялайтын, бейнелерді көрсетуге арналған технология. Компьютерлерде, сағаттарда қолданылады.

35 мин оқу

100%

Дереккөз: Liquid-crystal display — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Сұйық кристалды дисплей (ЖКД) – сұйық кристалдардың жарық модуляциялау қасиеттерін поляризаторлармен үйлестіре пайдаланатын жазық панельді дисплей немесе басқа да электрондық түрлендірілетін оптикалық құрылғы. Сұйық кристалдар тікелей жарық шығармайды, керісінше, түсті немесе монохромды бейнелерді жасау үшін артқы жарықтандыру немесе рефлекторды қолданады. ЖКД-лер кез келген бейнелерді (мысалы, жалпы мақсаттағы компьютерлік дисплейдегідей) немесе ақпараттың аз мазмұны бар тұрақты бейнелерді көрсетуге мүмкіндік береді, оларды көрсетуге немесе жасыруға болады: алдын ала орнатылған сөздер, сандар және жеті сегментті дисплейлер (цифрлік сағаттағыдай) – осы дисплейлерді қолданатын құрылғылардың мысалдары. Олар бірдей негізгі технологияны қолданады, бірақ кез келген бейнелер кішкентай пиксельдер матрицасынан құралады, ал басқа дисплейлерде ірі элементтер болады. ЖКД-лер поляризатордың орналасуына байланысты әдетте қосылған (оң) немесе өшірілген (теріс) күйде болуы мүмкін. Мысалы, артқы жарығы бар оң таңбалы ЖКД-де артқы жарықтың түсіне ие фонға қара әріптер шығарылады, ал теріс таңбалы ЖКД-де артқы жарықтың түсімен бірдей әріптермен қара фон болады. ЖКД-лер көптеген қолдану салаларында қолданылады, соның ішінде ЖК теледидарлар, компьютерлік мониторлар, приборлар панельдері, ұшақтардың пилот кабиналарындағы дисплейлер, ішкі және сыртқы жарнамалар. Кішкентай ЖК экрандары ЖК проекторларда және цифрлық камералар, сағаттар, калькуляторлар және ұялы телефондар, соның ішінде смартфондар сияқты портативті тұтыну құрылғыларында кең таралған. ЖК экрандары ауыр, көлемді және энергияны тиімсіз пайдаланатын катодты сәулелі түтік (КСТ) дисплейлерін дерлік барлық қолдануларда ығыстырды. КСТ-де қолданылатын люминофорлар оларды ұзақ уақыт бойы экранда статикалық бейне көрсетілгенде бейне күюіне осал етеді, мысалы, жабық жарнамадағы әуе компаниясының рейстер кестесінің шеңбері. ЖКД-лерде бұл кемшілік жоқ, бірақ олар әлі де бейне тұрақтылығына бейім.

Жалпы сипаттамалары

LCD-нің әрбір пикселі әдетте екі мөлдір электродтың арасында орналасқан молекулалар қабатынан тұрады, көбінесе индий-мырыш оксиді (ITO) және екі поляризациялық сүзгіден (паралель және перпендикулярлы поляризаторлар) тұрады, олардың берілу осьтері (көбінесе) бір-біріне перпендикуляр. Сұйық кристалл болмаса, бірінші сүзгіден өтетін жарықты екінші (тігінен өтетін) поляризатор тоқтатады. Электр өрісін қолдану алдында сұйық кристалл молекулаларының бағыты электродтардың бетіндегі сәйкестендіру арқылы анықталады. Бұрмаланған нематикалық (TN) құрылғыда екі электродтың беткі сәйкестендіру бағыттары бір-біріне перпендикуляр, сондықтан молекулалар спиральді құрылымда немесе бұрылыста орналасады. Бұл жарық түсетін жарықтың поляризациясының айналуын тудырады және құрылғы сұр болып көрінеді. Егер қолданылатын кернеу жеткілікті үлкен болса, қабаттың ортасындағы сұйық кристалл молекулалары толығымен түзуленіп, түскен жарықтың поляризациясы сұйық кристалл қабатынан өткенде айналмайды. Бұл жарық екінші сүзгіге перпендикуляр поляризацияланады, сондықтан тоқтатылады және пиксель қара болып көрінеді. Әрбір пикселдегі сұйық кристалл қабатына қолданылатын кернеуді басқару арқылы жарықтың әртүрлі мөлшерде өтуіне мүмкіндік беріледі, осылайша сұрдың әртүрлі деңгейлері құралады. ЖЖҚ-да қолданылатын сұйық кристалдардың химиялық формуласы әр түрлі болуы мүмкін. Формулалар патенттеледі. Мысал ретінде Мерк және Шарп корпорациясы патент алған 2 (4 алкоксифенил) 5 алкилпиримидиннің цианобифенилмен қоспасын қарастырамыз. Осы қоспаға қатысты патент мерзімі аяқталды. Түсті ЖК-дің көпшілігі бірдей техниканы қолданады, қызыл, жасыл және көк субпиксельдерді жасау үшін түсті сүзгілер қолданылады. LCD түсті сүзгілер фотолитографиялық процесспен үлкен шыны табақтарда жасалады, олар кейіннен басқа шыны табақтармен жабыстырылады, онда жұқа пленкалы транзистор (TFT) массиві, аралықтары және сұйық кристалдары бар, бірнеше түсті LCD-лер жасалады, содан кейін олар бір-бірінен кесіліп, поляризатор табақтарымен ламинатталады. Қызыл, жасыл, көк және қара фоторезистер (резистер) қолданылады. Барлық резистерде ұсақ ұнтақталған пигмент бар, оның бөлшектері тек 40 нанометрге тең. Қара резист бірінші болып қолданылады; бұл қызыл, жасыл және көк субпиксельдерді бір-бірінен бөлетін қара торды (өндірісте қара матрица деп аталады) жасайды, қарама-қайшылық қатынастарын арттырады және бір субпикселден басқа айналадағы субпикселдерге жарық ағып кетуін болдырмайды. Қара резисті пеште кептіріп, фотомаска арқылы УФ-сәулеге шаққаннан кейін, ашылмаған жерлер жуылғанда, қара тор пайда болады. Содан кейін қалған резистермен бірдей процесс қайталанады. Бұл қара тордағы тесіктерді олардың сәйкес түсті резистерімен толтырады. Ертедегі түсті PDA-ларда және кейбір калькуляторларда қолданылатын басқа түстерді жасау әдісі супер бұралған нематикалық LCD-де кернеуді өзгерту арқылы жасалды, онда тығыз аралықтағы пластиналар арасындағы өзгермелі бұрылыс екі рефракциялық екі бұрылысты өзгертуге әкеледі, осылайша реңкті өзгертеді. Олар әдетте пикселге 3 түспен шектелген: қызғылт сары, жасыл және көк. TN құрылғысының оптикалық әсері кернеу күйінде кернеудің сөнген күйіндегіге қарағанда құрылғы қалыңдығының өзгеруіне әлдеқайда аз тәуелді. Осыған байланысты, ақпарат мазмұны төмен және артқы жарықсыз TN дисплейлері, әдетте, қиылысқан поляризаторлар арасында жұмыс істейді, сондықтан олар кернеусіз жарқырайды (көз жарық күйге қарағанда қараңғы күйдегі өзгерістерге әлдеқайда сезімтал). 2010 жылғы LCD-нің көпшілігі теледидарларда, мониторларда және смартфондарда пайдаланылғандықтан, олар қараңғы фонмен артқы жарықтандыруды пайдалана отырып, кездейсоқ бейнелерді көрсету үшін пиксельдердің жоғары ажыратымдылық матрицалық массивтеріне ие. Сурет көрсетілмеген жағдайда басқа тәсілдер қолданылады. Бұл мақсатта TN LCD параллель поляризаторлармен жұмыс істейді, ал IPS LCD-де қиылысқан поляризаторлар бар. Көптеген қолданбаларда IPS LCD-лер TN LCD-лерді, әсіресе смартфондарда, алмастырды. Сұйық кристалл материалдары мен сәйкестендіру қабатының материалдарында ионды қосылыстар бар. Егер белгілі бір полярлы электр өрісі ұзақ уақыт бойы қолданылса, бұл ионды материал беттерге тартылады және құрылғының жұмысын нашарлатады. Бұған ауыспалы ток қолдану арқылы немесе құрылғыға сілтеме жасағанда электр өрісінің полярлігін өзгерту арқылы жол берілмейді (сұйық кристалл қабатының жауабы қолданылатын өрістің полярлігіне қарамастан бірдей). Шамалы сандық таңбаларды немесе бекітілген символдарды (мысалы, цифрлік сағаттар мен калькуляторларда) көрсету үшін әр сегмент үшін тәуелсіз электродтармен жүзеге асырылуы мүмкін. Керісінше, толық альфа-сандық немесе өзгермелі графикалық дисплейлер әдетте пиксельдермен матрица түрінде жүзеге асырылады, олар LC қабатының бір жағында электр байланыстырылған қатарлар және екінші жағында бағандардан тұрады, бұл әрбір пикселді қиылыстарда басқаруға мүмкіндік береді. Матрицалық басқарудың жалпы әдісі матрицаның бір жағын, мысалы, қатарларды бірінен соң бірін таңдап, екінші жағындағы бағандар бойынша сурет ақпаратын қолданудан тұрады. Әртүрлі матрицалық басқару схемалары туралы егжей-тегжейлі мәліметтер үшін пассивті матрицалық және активті матрицалық басқарылатын LCD-лерді қараңыз. LCD-лер жартылай өткізгіш өндірісінен алынған техникаларды пайдалана отырып және уақыт өте келе үлкейген шыны табақтарын пайдалана отырып, таза бөлмелерде өндіріледі. Бірнеше дисплейлер бір уақытта өндіріледі, содан кейін шыны табақтан кесіледі, сонымен қатар аналық шыны немесе LCD шыны субстраты деп те аталады. Өлшемнің артуы көбірек дисплейлерді немесе үлкен дисплейлерді жасауға мүмкіндік береді, жартылай өткізгіш өндірісіндегі пластиналардың үлкейтілуі сияқты. Шыны өлшемдері келесідей:
Буын Ұзындығы(мм) Биіктігі(мм) Кіргізілген жылы Сілтемелер GEN 1200–300200–4001990 GEN 2370470 GEN 35506501996–1998 GEN 3.56007201996 GEN 511001250–13002002–2004 GEN 7.5 1950 2250 GEN 8.6 2250 2600 2016 GEN 10.5(сонымен қатар GEN 11 деп белгілі) 2940 3370 2018

Each pixel of an LCD typically consists of a layer of molecules aligned between two transparent electrodes, often made of indium tin oxide (ITO) and two polarizing filters (parallel and perpendicular polarizers), the axes of transmission of which are (in most of the cases) perpendicular to each other. Without the liquid crystal between the polarizing filters, light passing through the first filter would be blocked by the second (crossed) polarizer. Before an electric field is applied, the orientation of the liquid crystal molecules is determined by the alignment at the surfaces of electrodes. In a twisted nematic (TN) device, the surface alignment directions at the two electrodes are perpendicular to each other, and so the molecules arrange themselves in a helical structure, or twist. This induces the rotation of the polarization of the incident light, and the device appears gray. If the applied voltage is large enough, the liquid crystal molecules in the center of the layer are almost completely untwisted and the polarization of the incident light is not rotated as it passes through the liquid crystal layer. This light will then be mainly polarized perpendicular to the second filter, and thus be blocked and the pixel will appear black. By controlling the voltage applied across the liquid crystal layer in each pixel, light can be allowed to pass through in varying amounts thus constituting different levels of gray. The chemical formula of the liquid crystals used in LCDs may vary. Formulas may be patented. An example is a mixture of 2 (4 alkoxyphenyl) 5 alkylpyrimidine with cyanobiphenyl, patented by Merck and Sharp Corporation. The patent that covered that specific mixture expired. Most color LCD systems use the same technique, with color filters used to generate red, green, and blue subpixels. The LCD color filters are made with a photolithography process on large glass sheets that are later glued with other glass sheets containing a thin film transistor (TFT) array, spacers and liquid crystal, creating several color LCDs that are then cut from one another and laminated with polarizer sheets. Red, green, blue and black photoresists (resists) are used. All resists contain a finely ground powdered pigment, with particles being just 40 nanometers across. The black resist is the first to be applied; this will create a black grid (known in the industry as a black matrix) that will separate red, green and blue subpixels from one another, increasing contrast ratios and preventing light from leaking from one subpixel onto other surrounding subpixels. After the black resist has been dried in an oven and exposed to UV light through a photomask, the unexposed areas are washed away, creating a black grid. Then the same process is repeated with the remaining resists. This fills the holes in the black grid with their corresponding colored resists. Another color generation method used in early color PDAs and some calculators was done by varying the voltage in a Super twisted nematic LCD, where the variable twist between tighter spaced plates causes a varying double refraction birefringence, thus changing the hue. They were typically restricted to 3 colors per pixel: orange, green, and blue. The optical effect of a TN device in the voltage on state is far less dependent on variations in the device thickness than that in the voltage off state. Because of this, TN displays with low information content and no backlighting are usually operated between crossed polarizers such that they appear bright with no voltage (the eye is much more sensitive to variations in the dark state than the bright state). As most of 2010 era LCDs are used in television sets, monitors and smartphones, they have high resolution matrix arrays of pixels to display arbitrary images using backlighting with a dark background. When no image is displayed, different arrangements are used. For this purpose, TN LCDs are operated between parallel polarizers, whereas IPS LCDs feature crossed polarizers. In many applications IPS LCDs have replaced TN LCDs, particularly in smartphones. Both the liquid crystal material and the alignment layer material contain ionic compounds. If an electric field of one particular polarity is applied for a long period of time, this ionic material is attracted to the surfaces and degrades the device performance. This is avoided either by applying an alternating current or by reversing the polarity of the electric field as the device is addressed (the response of the liquid crystal layer is identical, regardless of the polarity of the applied field). Displays for a small number of individual digits or fixed symbols (as in digital watches and pocket calculators) can be implemented with independent electrodes for each segment. In contrast, full alphanumeric or variable graphics displays are usually implemented with pixels arranged as a matrix consisting of electrically connected rows on one side of the LC layer and columns on the other side, which makes it possible to address each pixel at the intersections. The general method of matrix addressing consists of sequentially addressing one side of the matrix, for example by selecting the rows one by one and applying the picture information on the other side at the columns row by row. For details on the various matrix addressing schemes see passive matrix and active matrix addressed LCDs. LCDs are manufactured in cleanrooms borrowing techniques from semiconductor manufacturing and using large sheets of glass whose size has increased over time. Several displays are manufactured at the same time, and then cut from the sheet of glass, also known as the mother glass or LCD glass substrate. The increase in size allows more displays or larger displays to be made, just like with increasing wafer sizes in semiconductor manufacturing. The glass sizes are as follows:
Generation Length(mm) Height(mm) Year ofintroduction References GEN 1200–300200–4001990 GEN 2370470 GEN 35506501996–1998 GEN 3.56007201996 GEN 511001250–13002002–2004 GEN 7.5 1950 2250 GEN 8.6 2250 2600 2016 GEN 10.5(also known as GEN 11) 2940 3370 2018

8-ші буынға дейін өндірушілер бір аналық шыны мөлшеріне келіспеді және нәтижесінде әртүрлі өндірушілер бірдей буын үшін сәл әртүрлі шыны мөлшерлерін қолданды. Кейбір өндірушілер 8.6-шы буын аналық шыны табақтарын қабылдады, олар 8.5-ші буыннан сәл үлкен, бұл 50 және 58 дюймдік LCD-лердің аналық шыныға көбірек орналасуына мүмкіндік береді, әсіресе 58 дюймдік LCD-лерде, онда 6-уы 8.6-шы буын аналық шыныға орналасады, ал 8.5-ші буында тек 3-еуі ғана орналасады, бұл қалдықтарды айтарлықтай азайтады. 1991 жылға дейінгі LCD-нің шығу тегі мен тарихы туралы басқа есепті Хироши Кавамото жариялаған, ол IEEE History Center-де қол жетімді. Питер Дж. Уайлд жазған LCD-ге швейцариялық үлестері туралы сипаттаманы Engineering and Technology History Wiki-де табуға болады.

Өмірбаян

1888 жылы Фридрих Райнитцер (1858–1927) сәбізден алынған холестериннің сұйық кристалдық қасиетін (яғни екі балқу температурасы және түс пайда болуын) ашты және оның нәтижелерін жариялады. 1904 жылы Отто Леман "Flüssige Kristalle" ("Сұйық кристалдар") атты еңбегін жариялады. 1911 жылы Шарль Моген алғаш рет сұйық кристалдарды жұқа қабаттар арасындағы пластиналарға орналастырып тәжірибе жасады. 1922 жылы Жорж Фридель сұйық кристалдардың құрылымын және қасиеттерін сипаттап, оларды үш типке жіктеді (нематикалық, смектикалық және холестерикалық). 1927 жылы В. Фредерикс барлық СКД технологиясының негізгі әсері болып табылатын Фредериксз өтуі деп аталатын электрмен басқарылатын жарық клапанын ойлап тапты. 1936 жылы Marconi Wireless Telegraph компаниясы технологияның алғашқы практикалық қолданылысына патент алды – "Сұйық кристалл жарық клапаны". 1962 жылы доктор Джордж В. Грейдің "Сұйық кристалдардың молекулалық құрылымы және қасиеттері" атты алғашқы ірі ағылшын тіліндегі басылымы жарық көрді. 1962 жылы RCA компаниясының қызметкері Ричард Уильямс сұйық кристалдардың қызықты электрооптикалық қасиеттері бар екенін анықтады және кернеу қолдану арқылы сұйық кристалдың жұқа қабатында жолақты үлгілер жасау арқылы электрооптикалық әсерді жүзеге асырды. Бұл әсер сұйық кристалдың ішінде қазір "Уильямс домендері" деп аталатын электрогидродинамикалық тұрақсыздыққа негізделген. Ертедегі MOSFET-терге сүйене отырып, Пол К. Веймер RCA компаниясында 1962 жылы жұқа пленкалы транзисторды (TFT) жасады. Бұл стандартты MOSFET-тен өзгеше MOSFET түрі болды.

1960 жылдар

1964 жылы Ричард Уильямс ашқан эффект бойынша RCA зертханаларында жұмыс істейтін Джордж Х. Хайльмайер гомеотроптық бағыттағы сұйық кристалдардағы дихроялық бояулардың өріс әсерімен қайта бағытталуы арқылы түстерді өзгертуге қол жеткізді. Бұл жаңа электрооптикалық эффектінің практикалық қиындықтары Хайльмайерді сұйық кристалдардағы шашырау эффекттерін зерттеуді жалғастыруға және, ақырында, ол динамикалық шашырау режимі (DSM) деп атаған нәрсеге негізделген алғашқы операциялық сұйық кристалл дисплейін жасауға итермеледі. DSM дисплейіне кернеу қолданғанда бастапқыда мөлдір сұйық кристалл қабаты сүттей бұлыңғыр күйге өтеді. DSM дисплейлері беріліс және шағылыстыру режимдерінде жұмыс істей алады, бірақ олардың жұмыс істеуі үшін үлкен ток қажет болды. Джордж Х. Хайльмайер Ұлттық өнертапқыштар даңқына енгізілді және ЖК дисплейлерді ойлап тапқан деп есептеледі. Хайльмайердің жұмысы IEEE Milestone болып табылады. 1960 жылдардың соңында сұйық кристалдар бойынша пионерлік жұмыстарды Ұлыбританияның Мальверн қаласындағы Корольдік радарлық мекемесі жүргізді. RRE тобы Джордж Уильям Грейдің және оның Халл университетіндегі командасының жұмысын қолдады, олар ЖК дисплейлерде қолдануға қажетті тұрақтылық және температуралық қасиеттері бар цианобифенил сұйық кристалдарын ашты. ТФТ негізделген сұйық кристалл дисплей (ЖКД) идеясын 1968 жылы RCA Laboratories-тің Бернард Лехнер ұсынды. Лехнер, Ф. Дж. Марлоу, Э. О. Нестер және Дж. Тултс 1968 жылы стандартты дискретті MOSFET-терді қолданатын 18x2 матрицалық динамикалық шашырау режимі (DSM) ЖКД прототипін жасап, бұл тұжырымдаманы көрсетті.

1970 жылдар

1970 жылдың 4 желтоқсанында Хоффманн ЛаРош компаниясы Швейцарияда сұйық кристалдардағы бұрмаланған нематикалық өріс эффектісіне (TN) патент алуға өтініш берді (Швейцария патенті № 532 261), ал өнертапқыштар ретінде Вольфганг Хельфрих пен Мартин Шадт (кейін Орталық зерттеу зертханаларында жұмыс істеген) тізілген. 1971 жылы Фергасонның ILIXCO (қазір LXD Incorporated) компаниясы TN эффектісіне негізделген ЖК-дисплейлерді шығарды, олар төменгі жұмыс кернеуі мен қуат тұтынудың жақсаруының арқасында нашар сапалы DSM түрлерін озып кетті. Сейко компаниясының Тетсуро Хама және Изухико Нисимура 1971 жылдың ақпанында TN ЖК-дисплейі бар электрондық сағатқа АҚШ патентін алды. 1972 жылы нарыққа TN ЖК-дисплейі бар алғашқы сағат шықты: төрт таңбалы дисплейі бар Gruen Teletime. 1972 жылы белсенді матрицалық жұқа пленкалық транзисторлы (TFT) сұйық кристалл дисплейінің тұжырымдамасы АҚШ-та Т. Питер Бродидің командасы Пенсильвания штатының Питтсбург қаласындағы Westinghouse компаниясында прототиптелді. 1973 жылы Броди, Дж. А. Ассарс және Г. Д. Диксон Westinghouse зерттеу зертханаларында алғашқы жұқа пленкалық транзисторлы сұйық кристалл дисплейін (TFT ЖК-дисплей) көрсетті. 2013 жылдан бастап барлық заманауи жоғары ажыратымдылықтағы және жоғары сапалы электрондық визуалды дисплей құрылғылары TFT негізіндегі белсенді матрицалық дисплейлерді пайдаланады. Броди мен Фанг Чен Луо 1974 жылы алғашқы жалпақ белсенді матрицалық сұйық кристалл дисплейін (AM ЖК-дисплей) көрсетті, ал Броди 1975 жылы «белсенді матрица» терминін енгізді. Sharp Corporation 1973 жылы қалталық калькуляторлар үшін DSM ЖК-дисплейлерін, содан кейін 1975 жылы сағаттар үшін TN ЖК-дисплейлерін жаппай өндірді. Көп ұзамай басқа жапондық компаниялар, мысалы Seiko және оның алғашқы 6 таңбалы TN ЖК-дисплейлі кварцты сағаты, сондай-ақ Casio-ның «Casiotron» сағаты қол сағаттары нарығында жетекші орын алды. 1968 жылы RCA командасы қонақ-тұзба әрекеттесуіне негізделген түсті ЖК-дисплейді ойлап тапты. Мұндай түсті ЖК-дисплейдің нақты түрін 1970-ші жылдары Жапонияның Sharp Corporation компаниясы әзірледі және өнертабыстары үшін патенттер алды, мысалы, 1975 жылдың мамырында Синдзи Като мен Такаки Миядзакидің патенті, содан кейін 1975 жылдың желтоқсанында Фумиаки Фунада мен Масатака Мацуура оны жетілдірді. 1972 жылы Westinghouse тобы әзірлеген прототиптерге ұқсас TFT ЖК-дисплейі 1976 жылы Sharp компаниясының командасымен, Фумиаки Фунада, Масатака Мацуура және Томио Вададан тұратын командамен патенттелді, содан кейін 1977 жылы Sharp командасы Кохей Киси, Хиросаку Нономура, Кейичиро Симидзу және Томио Вададан тұратын командамен жетілдірілді. Алайда, бұл TFT ЖК-дисплейлері өнімдерде пайдалануға дайын болған жоқ, себебі TFT-лерге арналған материалдармен байланысты мәселелер әлі шешілмеген еді.

On December 4, 1970, the twisted nematic field effect (TN) in liquid crystals was filed for patent by Hoffmann LaRoche in Switzerland, (Swiss patent No. 532 261) with Wolfgang Helfrich and Martin Schadt (then working for the Central Research Laboratories) listed as inventors. In 1971, the company of Fergason, ILIXCO (now LXD Incorporated), produced LCDs based on the TN effect, which soon superseded the poor quality DSM types due to improvements of lower operating voltages and lower power consumption. Tetsuro Hama and Izuhiko Nishimura of Seiko received a US patent dated February 1971, for an electronic wristwatch incorporating a TN LCD. In 1972, the first wristwatch with TN LCD was launched on the market: The Gruen Teletime which was a four digit display watch. In 1972, the concept of the active matrix thin film transistor (TFT) liquid crystal display panel was prototyped in the United States by T. Peter Brody's team at Westinghouse, in Pittsburgh, Pennsylvania. In 1973, Brody, J. A. Asars and G. D. Dixon at Westinghouse Research Laboratories demonstrated the first thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD). as of 2013, all modern high resolution and high quality electronic visual display devices use TFT based active matrix displays. Brody and Fang Chen Luo demonstrated the first flat active matrix liquid crystal display (AM LCD) in 1974, and then Brody coined the term "active matrix" in 1975. Sharp Corporation followed with DSM LCDs for pocket sized calculators in 1973 and then mass produced TN LCDs for watches in 1975. Other Japanese companies soon took a leading position in the wristwatch market, like Seiko and its first 6 digit TN LCD quartz wristwatch, and Casio's 'Casiotron'. Color LCDs based on Guest Host interaction were invented by a team at RCA in 1968. A particular type of such a color LCD was developed by Japan's Sharp Corporation in the 1970s, receiving patents for their inventions, such as a patent by Shinji Kato and Takaaki Miyazaki in May 1975, and then improved by Fumiaki Funada and Masataka Matsuura in December 1975. TFT LCDs similar to the prototypes developed by a Westinghouse team in 1972 were patented in 1976 by a team at Sharp consisting of Fumiaki Funada, Masataka Matsuura, and Tomio Wada, then improved in 1977 by a Sharp team consisting of Kohei Kishi, Hirosaku Nonomura, Keiichiro Shimizu, and Tomio Wada. However, these TFT LCDs were not yet ready for use in products, as problems with the materials for the TFTs were not yet solved.

1980 жылдар

1983 жылы Швейцариядағы Браун, Бовери және Си (BBC) зерттеу орталығының зерттеушілері пассивті матрицалық адресті ЖК-дисплейлер үшін супер бұрмаланған нематикалық (STN) құрылымын ойлап тапты. H. Amstutz және басқалар 1983 жылғы 7 шілдеде және 1983 жылғы 28 қазанда Швейцарияда берілген патенттік өтініштерде өнертапқыштар ретінде тіркелді. Патенттер Швейцарияда CH 665491, Еуропа EP 0131216 және тағы да көптеген елдерде алынды. 1980 жылы Браун Бовери голландиялық Philips компаниясымен 50/50 үлестес Videlec атты бірлескен кәсіпорын құрды. Philips ірі ЖК-панельдерді басқаруға арналған интегралды схемаларды жобалау және құрастыру үшін қажетті білімге ие болды. Сонымен қатар, Philips электрондық компоненттер нарығына жақсы қол жеткізіп, Hi-Fi, бейне жабдықтары және телефондардың жаңа буынында ЖК-дисплейлерді пайдалануды жоспарлады. 1984 жылы Philips зерттеушілері Теодорус Велзен және Адриан де Ваан STN ЖК-дисплейлерінің баяу жауап беру уақытын шешетін бейне жылдамдығын басқару схемасын ойлап тапты, бұл STN ЖК-дисплейлерінде жоғары ажыратымдылықты, жоғары сапалы және тегіс бейнелерді көрсетуге мүмкіндік берді. 1985 жылы Philips өнертапқыштары Теодорус Велзен және Адриан де Ваан төмен кернеулі (CMOS негізіндегі) драйверлік электрониканы қолдана отырып, жоғары ажыратымдылықты STN ЖК-дисплейлерін басқару мәселесін шешті, бұл батареямен жұмыс істейтін портативті құрылғыларда (мысалы, ноутбуктер мен ұялы телефондарда) жоғары сапалы (жоғары ажыратымдылықты және бейне жылдамдығын) ЖК-панельдерді қолдануға мүмкіндік берді. 1985 жылы Philips Швейцарияда орналасқан Videlec AG компаниясының 100% акциясын сатып алды. Кейін Philips Videlec өндіріс желілерін Нидерландыға көшірді. Бірнеше жылдан кейін Philips толық модульдерді (ЖК-экран, микрофон, динамиктер және т.б.) үлкен көлемде өндіріп, сәтті сатты, бұл мобильді телефон индустриясының өркендеуіне ықпал етті. Алғашқы түсті ЖК-телевизорлар Жапонияда қолға ұсталатын теледидарлар ретінде әзірленді. 1980 жылы Hattori Seiko-ның ҒЗТ тобы түсті ЖК-қалталы телевизорларды әзірлеуді бастады. 1982 жылы Seiko Epson алғашқы ЖК-телевизорды – Epson TV Watch-ты шығарды, ол кішкентай активті матрицалық ЖК-телевизормен жабдықталған қол сағаты болды. Sharp Corporation 1983 жылы нүктелік матрицалық TN ЖК-дисплейін ұсынды. Сол жылы Citizen Watch Citizen Pocket TV-ді ұсынды, ал Epson 1980-ші жылдары 3LCD проекциялық технологиясын әзірледі және 1988 жылы проекторларда пайдалануға лицензия берді. 1989 жылғы қаңтарда шығарылған Epson VPJ 700 әлемдегі алғашқы ықшам, толық түсті ЖК-проектор болды. Бұл IPS технологиясының қасиеттерін толыққанды пайдалану үшін қосымша жұмыс қажет болды. Мұқият талдаудан кейін, тиімді нұсқалар туралы мәліметтер Германияда Гюнтер Баур және басқалармен тіркелді және әртүрлі елдерде патенттелді. Өнертапқыштар жұмыс істеген Фраунгофер институты ISE (Фрайбург) бұл патенттерді LC материалдарын жеткізуші Merck KGaA (Дармштадт) компаниясына берді. 1992 жылы Hitachi инженерлері IPS технологиясының практикалық аспектілерін жетілдірді, жұқа пленкалық транзисторлар массивін матрица ретінде байланыстырды және пиксельдер арасындағы қажетсіз электр өрістерін болдырмады. Алғашқы қабырғаға орнатылатын ЖК-телевизорды Sharp Corporation 1992 жылы ұсынды. Hitachi электродтардың пішінін оңтайландыру арқылы көру бұрышына тәуелділікті де жақсартты (Super IPS). NEC және Hitachi IPS технологиясына негізделген активті матрицалық адресті ЖК-дисплейлердің алғашқы өндірушілері болды. Бұл жапсырма компьютерлік мониторлар мен теледидар экрандары үшін қанағаттанарлық визуалды өнімділігі бар үлкен экранды ЖК-дисплейлерді енгізудегі маңызды кезең болды. 1996 жылы Samsung көп доменді ЖК-дисплейді іске асыратын оптикалық үлгілеу әдісін әзірледі. Көп доменді және In Plane Switching технологиялары 2006 жылға дейін ЖК-дисплейлерде басым дизайн болып қала берді. 1990-шы жылдардың соңында ЖК-индустрия Жапониядан Оңтүстік Корея мен Тайваньға қарай жылдам ауыса бастады. 2007 жылдың төртінші тоқсанында ЖК-телевизорлар әлемдік сату көлемі бойынша CRT теледидарларын алғаш рет басып озды. Displaybank мәліметінше, 2006 жылы әлемде шығарылатын 200 миллион теледидардың 50% ЖК-телевизорлар құрады.

In 1983, researchers at Brown, Boveri & Cie (BBC) Research Center, Switzerland, invented the super twisted nematic (STN) structure for passive matrix addressed LCDs. H. Amstutz et al. were listed as inventors in the corresponding patent applications filed in Switzerland on July 7, 1983, and October 28, 1983. Patents were granted in Switzerland CH 665491, Europe EP 0131216, and many more countries. In 1980, Brown Boveri started a 50/50 joint venture with the Dutch Philips company, called Videlec. Philips had the required know how to design and build integrated circuits for the control of large LCD panels. In addition, Philips had better access to markets for electronic components and intended to use LCDs in new product generations of hi fi, video equipment and telephones. In 1984, Philips researchers Theodorus Welzen and Adrianus de Vaan invented a video speed drive scheme that solved the slow response time of STN LCDs, enabling high resolution, high quality, and smooth moving video images on STN LCDs. In 1985, Philips inventors Theodorus Welzen and Adrianus de Vaan solved the problem of driving high resolution STN LCDs using low voltage (CMOS based) drive electronics, allowing the application of high quality (high resolution and video speed) LCD panels in battery operated portable products like notebook computers and mobile phones. In 1985, Philips acquired 100% of the Videlec AG company based in Switzerland. Afterwards, Philips moved the Videlec production lines to the Netherlands. Years later, Philips successfully produced and marketed complete modules (consisting of the LCD screen, microphone, speakers etc.) in high volume production for the booming mobile phone industry. The first color LCD televisions were developed as handheld televisions in Japan. In 1980, Hattori Seiko's R&D group began development on color LCD pocket televisions. In 1982, Seiko Epson released the first LCD television, the Epson TV Watch, a wristwatch equipped with a small active matrix LCD television. Sharp Corporation introduced dot matrix TN LCD in 1983. The same year, Citizen Watch, introduced the Citizen Pocket TV, Epson developed the 3LCD projection technology in the 1980s, and licensed it for use in projectors in 1988. Epson's VPJ 700, released in January 1989, was the world's first compact, full color LCD projector. To take full advantage of the properties of this In Plane Switching (IPS) technology further work was needed. After thorough analysis, details of advantageous embodiments are filed in Germany by Guenter Baur et al. and patented in various countries. The Fraunhofer Institute ISE in Freiburg, where the inventors worked, assigns these patents to Merck KGaA, Darmstadt, a supplier of LC substances. In 1992, shortly thereafter, engineers at Hitachi work out various practical details of the IPS technology to interconnect the thin film transistor array as a matrix and to avoid undesirable stray fields in between pixels. The first wall mountable LCD TV was introduced by Sharp Corporation in 1992. Hitachi also improved the viewing angle dependence further by optimizing the shape of the electrodes (Super IPS). NEC and Hitachi become early manufacturers of active matrix addressed LCDs based on the IPS technology. This is a milestone for implementing large screen LCDs having acceptable visual performance for flat panel computer monitors and television screens. In 1996, Samsung developed the optical patterning technique that enables multi domain LCD. Multi domain and In Plane Switching subsequently remain the dominant LCD designs through 2006. In the late 1990s, the LCD industry began shifting away from Japan, towards South Korea and Taiwan, In the fourth quarter of 2007, LCD televisions surpassed CRT TVs in worldwide sales for the first time. LCD TVs were projected to account 50% of the 200 million TVs to be shipped globally in 2006, according to Displaybank.

2010 жылдар

2011 жылдың қазан айында Toshiba 6,1 дюймдік (155 мм) LCD панельде 2560 × 1600 пикселді, әсіресе қытай иероглифтерін көрсетуге ыңғайлы, планшеттік компьютерлерде пайдалануға жарамды деп хабарлады. 2010 жылдары TGP (Tracking Gate line in Pixel) технологиясы кеңінен қолданысқа енді, ол дисплей шекарасындағы басқару тізбегін пиксельдердің арасына жылжытады, нәтижесінде тар жиектерге қол жеткізіледі. 2016 жылы Panasonic OLED-термен бәсекелесетін 1,000,000:1 контраст қатынасы бар IPS LCD-лерді жасады. Бұл технология кейіннен екі қабатты, екі панельді немесе LMCL (Жарық модуляциялаушы жасуша қабаты) LCD-лер түрінде жаппай өндіріске енгізілді. Технология бір сұйық кристалдық қабаттың орнына екі қабатты қолданады және миниатюралық LED артқы жарықтандыру және кванттық нүктелі қабаттармен бірге қолданылуы мүмкін.

Басқа схемаларға қосылу

Стандартты телевизор экраны, қазіргі заманғы LCD панелі, алты миллионнан астам пикселден тұрады, және олардың барлығы экранға орнатылған сым желісі арқылы жеке-жеке қуаттанады. Жұқа сымдар немесе жолдар экранның бір жағында бүкіл экран бойынша тік сымдармен, ал екінші жағында көлденең сымдармен тор құрайды. Осы торда әрбір пикселдің бір жағында оң, екінші жағында теріс қосылысы болады. 1080p дисплейі үшін қажетті сымдардың жалпы саны тік бағытта 3 x 1920 және көлденең бағытта 1080, яғни барлығы 6840 сымды құрайды. Бұл қызыл, жасыл және көк түстер үшін, әр түске 1920 пиксел, барлығы тік бағытта 5760 сым және көлденең бағытта 1080 сым. 73 сантиметр (28.8 дюйм) ені бар панель үшін бұл көлденең жиекте дюймге 200 сымдық тығыздыққа тең. LCD панелі LCD драйверлерімен қуаттанады, олар зауыт деңгейінде LCD панелі жиегіне мұқият бейімделеді. Драйверлерді орнатудың бірнеше әдісі бар, ең көп қолданылатындары COG (Chip On Glass) және TAB (Tape automated bonding) болып табылады. Осы принциптер теледидар экранынан әлдеқайда кішкентай смартфон экранына да қатысты. LCD панельдер әдетте, панельді жұмыс істету үшін жасуша тізбегін құру үшін шыны субстратқа жұқа жабынталған металл өткізгіш жолдарды пайдаланады. Панельді жеке мыс ойылған схемалық тақтаға тікелей қосу үшін дәнекерлеу әдістерін қолдану мүмкін емес. Оның орнына, интерфейс анизотроптық өткізгіш пленка немесе төмен тығыздықтар үшін эластомерлік жалғауыштар арқылы жүзеге асырылады.

Пассивтік матрица

Монохромды және кейінірек түсті пассивті матрицалы ЖҚД-лар (LCD) көптеген алғашқы ноутбуктерде (біраздағысы плазмалық дисплейлерді пайдаланса да) және бастапқы Nintendo Game Boy ойын консолінде 1990 жылдардың ортасына дейін стандартты болды. Содан кейін түсті белсенді матрицалық дисплейлер барлық ноутбуктерде стандартқа айналды. Коммерциялық сәттілікке ие болмаған Macintosh Portable (1989 жылы шығарылған) белсенді матрицалық дисплейді (әлі де монохромды болса да) қолданған алғашқы үлгілердің бірі болды. Пассивті матрицалы ЖҚД-лар 2010 жылдарға дейін ноутбуктер мен теледидарларға қарағанда талаптары аз, мысалы, арзан калькуляторлар сияқты қолданыстарда қолданылып келді. Атап айтқанда, олар портативті құрылғыларда қолданылады, онда ақпарат мазмұны аз, ең төменгі қуат тұтыну (артқы жарықсыз) және төмен құн қажет, немесе тікелей күн сәулесінде оқу мүмкіндігі қажет. Пассивті матрицалық құрылымды дисплейлер супер бұрылған нематикалық STN (1983 жылы Brown Boveri Research Center, Баден, Швейцарияда ойлап тапты; ғылыми егжей-тегжейлі мәліметтер жарияланды) немесе екі қабатты STN (DSTN) технологиясын (соңғысы алғашқысымен түс өзгерту мәселесін шешеді) және түсті STN (CSTN) технологиясын пайдаланады, онда түс ішкі түс фильтрін қолдану арқылы қосылады. STN ЖҚД-лары пассивті матрицалық адрестеу үшін оңтайландырылған. Олар бастапқы TN ЖҚД-ларына қарағанда контраст пен кернеу сипаттамасының анық шегін көрсетеді. Бұл маңызды, себебі пиксельдер таңдалмаған кезде де жартылай кернеуге ұшырайды. Белсенді және белсенді емес пиксельдер арасындағы қиылысуды Питер Дж. Уайлд 1972 жылы анықтағандай, белсенді емес пиксельдердің тиімді кернеуін шекті кернеуден төмен ұстау арқылы дұрыс басқару қажет. Ал белсенді пиксельдер шекті деңгейден жоғары кернеутерге ұшырайды ("Альт және Плешко" басқару схемасына сәйкес кернеулер). Мұндай STN дисплейлерін "Альт және Плешко" басқару схемасы бойынша басқару үшін өте жоғары желілік адрестеу кернеулері қажет. Велзен және де Ваан басқаша басқару схемасын ( "Альт және Плешко" емес) ойлап тапты, ол төмен кернеуді қажет етеді, сондықтан STN дисплейін төмен кернеулі CMOS технологияларын қолдану арқылы басқаруға болады. STN ЖҚД-ларын бір кадрда бір полярлы импульсті кернеуді және келесі кадрда қарама-қарсы полярлы импульстарды ауыстыру арқылы үздіксіз жаңарту қажет. Жеке пиксельдерге тиісті қатар және баған тізбектері арқылы қол жеткізіледі. Дисплейдің бұл түрі пассивті матрицалық адрестелген деп аталады, себебі пиксель жаңартулар арасында тұрақты электр зарядының көмегінсіз күйін сақтауы керек. Пиксельдер саны (және сәйкесінше, бағандар мен қатарлар) артқан сайын, бұл дисплей түрі азаяды. Пассивті матрицалық адрестелген ЖҚД-ларының баяу жауап беру уақыты мен нашар контрасты, пиксельдері көп және "Альт және Плешко" басқару схемасы бойынша жұмыс істейтін жағдайда тән. Велзен және де Ваан STN дисплейлерін бейне жылдамдықтарымен басқаруға және STN дисплейінде тегіс қозғалатын бейнелерді көрсетуге мүмкіндік беретін RMS емес басқару схемасын да ойлап тапты. Citizen және басқалары осы патенттерді лицензиялады және бірнеше STN негізделген ЖҚД қалталық теледидарларын сәтті нарыққа енгізді. Бистабельді ЖҚД-лар үздіксіз жаңартуды қажет етпейді. Жаңару тек сурет ақпараты өзгерген кезде қажет. 1984 жылы HA van Sprang және AJSM de Vaan бистабельді режимде жұмыс істейтін STN типті дисплейді ойлап тапты, ол төмен кернеуді ғана қолдана отырып 4000 жолға дейін немесе одан да көп жоғары ажыратымдылықтағы суреттерді жасауға мүмкіндік берді. Пиксель сол пикселге жаңа ақпарат жазу керек болған кезде күйде немесе өшірілген күйде болуы мүмкін болғандықтан, бұл бистабельді дисплейлердің адрестеу әдісі өте күрделі, сондықтан бұл дисплейлер нарыққа шыға алмады. Бұл 2010 жылы "нөлдік қуат" (бистабельді) ЖҚД-лар қол жетімді болған кезде өзгерді. Егер олардың жазу/өшіру сипаттамалары қолайлы болса, құрылғылармен пассивті матрицалық адрестеуді қолдануға болады, мысалы, электронды кітаптар үшін, оларға тек тұрақты суреттерді көрсету қажет. Бет дисплейге жазылғаннан кейін, дисплейді оқылған суреттерді сақтай отырып, қуаттан ажыратуға болады. Бұл электронды кітаптарды ұзақ уақыт бойы кішкентай батареямен пайдалануға мүмкіндік береді. Жоғары ажыратымдылықты түсті дисплейлер, мысалы, қазіргі заманғы ЖҚД компьютерлік мониторлар мен теледидарлар, белсенді матрицалық құрылымды қолданады. LC қабатымен байланыстағы электродтарға жұқа пленкалық транзисторлардың (TFT) матрицасы қосылады. Әрбір пикселдің өзіне арналған транзисторы бар, бұл әрбір бағандық желіге бір пикселге кіруге мүмкіндік береді. Қатар желісі таңдалған кезде, барлық бағандық желілер пикселдер қатарына қосылады және сурет ақпаратына сәйкес кернеулер барлық бағандық желілерге жіберіледі. Содан кейін қатар желісі деактивацияланады және келесі қатар желісі таңдалады. Жаңарту операциясы кезінде барлық қатар желілері тізбектеп таңдалады. Белсенді матрицалық адрестелген дисплейлер бірдей өлшемдегі пассивті матрицалық адрестелген дисплейлерге қарағанда жарқырап және анық көрінеді және әдетте жылдам жауап беру уақытына ие, бұл әлдеқайда жақсы суреттерді қамтамасыз етеді. Sharp 1 биттік SRAM жад ұясы бар пикселге арналған бистабельді рефлективті ЖҚД-ларды шығарады, ол суретті сақтау үшін аз мөлшерде қуатты қажет етеді. Сегменттік ЖҚД-лар да Field Sequential Color (FSC ЖҚД) арқылы түсті болуы мүмкін. Бұл дисплейлер жоғары жылдамдықты пассивті сегменттік ЖҚД панеліне және RGB артқы жарыққа ие. Артқы жарық жылдам түрде түсін өзгертеді, бұл оны жалаңаш көзге ақ ретінде көрінеді. ЖҚД панелі артқы жарықпен синхронизацияланады. Мысалы, сегментті қызыл реңге бояу үшін сегмент тек артқы жарық қызыл болғанда ғана қосылады, ал сегментті күлгін реңге бояу үшін сегмент артқы жарық көк болғанда қосылады және артқы жарық қызыл болғанша қосылып тұрады, ал артқы жарық жасыл болғанда өшіріледі. Сегментті қара реңге бояу үшін сегмент әрқашан қосылып тұрады. FSC ЖҚД түсті суретті 3 суретке (біреуі қызыл, біреуі жасыл және біреуі көк) бөледі және оларды ретімен көрсетеді. Көру тұрақтылығының арқасында 3 монохромды сурет бір түсті сурет ретінде көрінеді. FSC ЖҚД-ға 180 Гц жаңарту жиілігі бар ЖҚД панелі қажет, ал жауап беру уақыты қалыпты STN ЖҚД панельдерінің 16 миллисекундына қарағанда 5 миллисекундқа дейін төмендейді. FSC ЖҚД-лары шығысқа орнатылған драйверлік микросхемасы сыйымды сенсорлық экранмен де қолданылуы мүмкін. Samsung 2002 жылы UFB (Ultra Fine & Bright) дисплейлерін ұсынды, ол супер бирефрингиялық эффектті пайдаланды. Samsung-қа сәйкес, ол TFT ЖҚД-сының жарықтығы, түс гаммасы және контрастының көп бөлігіне ие, бірақ STN дисплейі сияқты қуатты ғана тұтынады. Ол 2006 жылдың соңына дейін Samsung-та шығарылған Samsung ұялы телефондарының әртүрлі модельдерінде қолданылды, содан кейін Samsung UFB дисплейлерін шығаруды тоқтатты. UFB дисплейлері LG ұялы телефондарының кейбір модельдерінде де қолданылды.

Monochrome and later color passive matrix LCDs were standard in most early laptops (although a few used plasma displays) and the original Nintendo Game Boy until the mid 1990s, when color active matrix became standard on all laptops. The commercially unsuccessful Macintosh Portable (released in 1989) was one of the first to use an active matrix display (though still monochrome). Passive matrix LCDs are still used in the 2010s for applications less demanding than laptop computers and TVs, such as inexpensive calculators. In particular, these are used on portable devices where less information content needs to be displayed, lowest power consumption (no backlight) and low cost are desired or readability in direct sunlight is needed. Displays having a passive matrix structure are employing super twisted nematic STN (invented by Brown Boveri Research Center, Baden, Switzerland, in 1983; scientific details were published) or double layer STN (DSTN) technology (the latter of which addresses a color shifting problem with the former), and color STN (CSTN) in which color is added by using an internal color filter. STN LCDs have been optimized for passive matrix addressing. They exhibit a sharper threshold of the contrast vs voltage characteristic than the original TN LCDs. This is important, because pixels are subjected to partial voltages even while not selected. Crosstalk between activated and non activated pixels has to be handled properly by keeping the RMS voltage of non activated pixels below the threshold voltage as discovered by Peter J. Wild in 1972, while activated pixels are subjected to voltages above threshold (the voltages according to the "Alt & Pleshko" drive scheme). Driving such STN displays according to the Alt & Pleshko drive scheme require very high line addressing voltages. Welzen and de Vaan invented an alternative drive scheme (a non "Alt & Pleshko" drive scheme) requiring much lower voltages, such that the STN display could be driven using low voltage CMOS technologies. STN LCDs have to be continuously refreshed by alternating pulsed voltages of one polarity during one frame and pulses of opposite polarity during the next frame. Individual pixels are addressed by the corresponding row and column circuits. This type of display is called passive matrix addressed, because the pixel must retain its state between refreshes without the benefit of a steady electrical charge. As the number of pixels (and, correspondingly, columns and rows) increases, this type of display becomes less feasible. Slow response times and poor contrast are typical of passive matrix addressed LCDs with too many pixels and driven according to the "Alt & Pleshko" drive scheme. Welzen and de Vaan also invented a non RMS drive scheme enabling to drive STN displays with video rates and enabling to show smooth moving video images on an STN display. Citizen, among others, licensed these patents and successfully introduced several STN based LCD pocket televisions on the market. Bistable LCDs do not require continuous refreshing. Rewriting is only required for picture information changes. In 1984 HA van Sprang and AJSM de Vaan invented an STN type display that could be operated in a bistable mode, enabling extremely high resolution images up to 4000 lines or more using only low voltages. Since a pixel may be either in an on state or in an off state at the moment new information needs to be written to that particular pixel, the addressing method of these bistable displays is rather complex, a reason why these displays did not made it to the market. That changed when in the 2010 "zero power" (bistable) LCDs became available. Potentially, passive matrix addressing can be used with devices if their write/erase characteristics are suitable, which was the case for ebooks which need to show still pictures only. After a page is written to the display, the display may be cut from the power while retaining readable images. This has the advantage that such ebooks may be operated for long periods of time powered by only a small battery. High resolution color displays, such as modern LCD computer monitors and televisions, use an active matrix structure. A matrix of thin film transistors (TFTs) is added to the electrodes in contact with the LC layer. Each pixel has its own dedicated transistor, allowing each column line to access one pixel. When a row line is selected, all of the column lines are connected to a row of pixels and voltages corresponding to the picture information are driven onto all of the column lines. The row line is then deactivated and the next row line is selected. All of the row lines are selected in sequence during a refresh operation. Active matrix addressed displays look brighter and sharper than passive matrix addressed displays of the same size, and generally have quicker response times, producing much better images. Sharp produces bistable reflective LCDs with a 1 bit SRAM cell per pixel that only requires small amounts of power to maintain an image. Segment LCDs can also have color by using Field Sequential Color (FSC LCD). This kind of displays have a high speed passive segment LCD panel with an RGB backlight. The backlight quickly changes color, making it appear white to the naked eye. The LCD panel is synchronized with the backlight. For example, to make a segment appear red, the segment is only turned ON when the backlight is red, and to make a segment appear magenta, the segment is turned ON when the backlight is blue, and it continues to be ON while the backlight becomes red, and it turns OFF when the backlight becomes green. To make a segment appear black, the segment is always turned ON. An FSC LCD divides a color image into 3 images (one Red, one Green and one Blue) and it displays them in order. Due to persistence of vision, the 3 monochromatic images appear as one color image. An FSC LCD needs an LCD panel with a refresh rate of 180 Hz, and the response time is reduced to just 5 milliseconds when compared with normal STN LCD panels which have a response time of 16 milliseconds. FSC LCDs contain a Chip On Glass driver IC can also be used with a capacitive touchscreen. Samsung introduced UFB (Ultra Fine & Bright) displays back in 2002, utilized the super birefringent effect. It has the luminance, color gamut, and most of the contrast of a TFT LCD, but only consumes as much power as an STN display, according to Samsung. It was being used in a variety of Samsung cellular telephone models produced until late 2006, when Samsung stopped producing UFB displays. UFB displays were also used in certain models of LG mobile phones.

Бұрмаланған нематикалық (TN)

Бұрмаланған нематикалық дисплейлерде жарық өтуі үшін әртүрлі дәрежеде бұрылып, түзуленетін сұйық кристалдар болады. ТН сұйық кристалл жасушасына кернеу қолданылмағанда, поляризацияланған жарық 90 градусқа бұрылған СК қабатынан өтеді. Қолданылған кернеуге пропорционалды түрде сұйық кристалдар түзуленіп, поляризацияны өзгертіп, жарық жолын кеседі. Кернеу деңгейін дұрыс реттеу арқылы кез келген сұр деңгейге немесе жарық өткізгіштікке қол жеткізуге болады.

Ұяшықтағы коммутациялау (IPS)

Жазыққа ауыстыру – сұйық кристалдарды шыны субстраттарға параллель жазықтықта бағыттайтын LCD технологиясы. Бұл әдісте электр өрісі бір шыны субстраттағы қарама-қарсы электродтар арқылы қолданылады, сондықтан сұйық кристалдар негізінен бір жазықтықта қайта бағытталуы (ауыстырылуы) мүмкін, бірақ шеттік өрістер біртекті бағытталуға кедергі келтіреді. Бұл стандартты жұқа пленкалық транзистор (TFT) дисплейіне қажетті бір транзистордың орнына әр пиксел үшін екі транзисторды қажет етеді. IPS технологиясы теледидарларда, компьютер мониторларында және тіпті тозуға арналған құрылғыларда қолданылады, әсіресе дерлік барлық LCD смартфон панельдері IPS/FFS режимінде жұмыс істейді. IPS дисплейлері LCD панельдер отбасының экран түрлеріне жатады. Басқа екі түрі – VA және TN. 2001 жылы Hitachi компаниясы LG Enhanced IPS-ті 17 дюймдік монитор ретінде нарыққа шығарғанға дейін, қосымша транзисторлар көбірек тарату аймағын тосып, жарықтандыруды күшейте түсті және көбірек қуат тұтынды, бұл дисплей түрін ноутбуктер үшін аз тартымды етті. Panasonic Himeji G8.5 IPS-тің жетілдірілген нұсқасын қолданды, сондай-ақ Кореядағы LGD, ал қазіргі уақытта әлемдегі ең ірі LCD панель өндірушісі – Қытайдағы BOE де IPS/FFS режиміндегі теледидар панельдерін шығарады.

Супер-ұсақтағы коммутациялау (S-IPS)

Жазықша ауыстырудан кейін Super IPS технологиясы енгізілді, бұл одан да жақсырақ жауап беру жылдамдығы мен түс беруді қамтамасыз етті.

M+ немесе RGBW даулары

2015 жылы LG Display компаниясы IPS панельдеріндегі стандартты RGB нүктелерімен қатар ақ субпиксел қосуға мүмкіндік беретін M+ деп аталатын жаңа технологияны енгізгенін хабарлады. Жаңа M+ технологиясы көбінесе 4K теледидарларда қолданылды, бірақ сынақтар нәтижесінде дәстүрлі RGB құрылымын алмастырған ақ субпикселдің қосылуы рұқсатты шамамен 25%-ға төмендетуі анықталды, бұл дауға себеп болды. Яғни, 4K теледидар толық UHD теледидар стандартын көрсетуге қабілетсіз. Бұқаралық ақпарат құралдары мен интернет қолданушылары ақ субпикселдің болуына байланысты бұл теледидарларды "RGBW" деп атады. LG Display бұл технологияны ноутбук дисплейлері, сыртқы және смартфондар үшін де жасағанмен, 4K UHD рұқсаты жарияланғанына қарамастан, CTA анықтаған 3840x2160 белсенді пикселді 8 биттік түспен толық UHD рұқсатына жете алмайтындықтан, теледидар нарығында кеңінен танымал болды. Бұл мәтіннің көрсетілу сапасына кері әсер етеді, оны біршама нашарлатады, әсіресе теледидарды компьютер мониторы ретінде пайдаланғанда бұл айқын байқалады.

AMOLED-пен салыстырғанда IPS

2011 жылы LG компаниясы LG Optimus Black (IPS LCD (LCD NOVA)) смартфонының жарықтығы 700 нитке дейін жететінін мәлімдеді, ал бәсекелесі тек 518 нитке IPS LCD және екі есе белсенді матрицалы OLED (AMOLED) дисплейімен 305 нитке ие болды. LG сондай-ақ NOVA дисплейінің әдеттегі LCD-ден 50 пайызға тиімдірек екенін және экранда ақ түс көрсетілгенде AMOLED дисплейлерінің тұтынатын қуатының жартысын ғана қолданатынын айтты. Контраст қатынасына қатысты, AMOLED дисплейі өзінің негізгі технологиясының арқасында жақсы нәтижелер көрсетіп тұр, онда қара түс қараңғы сұр емес, толық қара түс ретінде бейнеленеді. 2011 жылдың 24 тамызында Nokia компаниясы Nokia 701 телефонын таныстырып, оның дисплейінің жарықтығы 1000 нит екенін, яғни әлемдегі ең жарқын дисплей екенін мәлімдеді. Экранға сонымен қатар Nokia-ның Clearblack қабаты қосылды, ол контраст қатынасын жақсартып, AMOLED экранына жақындатты.

Жетілдірілген шеттік өрісті ауыстырып қосу (AFFS)

2003 жылға дейін шеттік өріс ауыстыру (FFS) деп аталған, кеңейтілген шеттік өріс ауыстыру IPS немесе S IPS сияқты, жоғары өнімділік және кең түс гаммасын, жоғары жарықтылықпен ұсынады. AFFS технологиясын Hydis Technologies Co., Ltd, Корея (бұрынғы Hyundai Electronics, LCD Task Force) әзірлеген. AFFS технологиясы қолданылған ноутбуктерде кәсіби дисплейлер үшін кең көру бұрышын сақтай отырып, түс бұрмалануын азайтады. Жарық ағып кетуден туындаған түс өзгерісі мен ауытқулар ақ түс гаммасын оңтайландыру арқылы түзетіледі, сондай-ақ ақ/сұр түстің дәлдігі артады. 2004 жылы Hydis Technologies Co., Ltd AFFS лицензиясын Жапонияның Hitachi Displays компаниясына берді. Hitachi AFFS технологиясын жоғары сапалы панельдерді өндіру үшін пайдаланады. 2006 жылы HYDIS AFFS лицензиясын Sanyo Epson Imaging Devices Corporation компаниясына берді. Содан кейін Hydis AFFS дисплейінің HFFS (FFS+) деп аталатын жарық өткізгіштігі жоғары жаңа нұсқасын ұсынды. 2007 жылы Hydis AFFS+ технологиясының сыртқы жарықта оқылу мүмкіндігін жақсартты. AFFS панельдері көбінесе қазіргі заманғы коммерциялық ұшақтардың кабиналарында қолданылады. Дегенмен, 2015 жылдың ақпанынан бастап өндіріліп келмейді.

Тік сәйкестендіру (VA)

Тік сәйкестендірілген дисплейлер – сұйық кристалдардың шыны субстраттарға тік бағытта табиғи түрде орналасатын ЖҚД түрі. Кернеу қолданылмағанда сұйық кристалдар субстратқа перпендикуляр күйде қалады, бұл қиылысқан поляризаторлар арасында қара экранды құрайды. Кернеу қолданылғанда сұйық кристалдар еңкейе бастайды, жарық өтуіне мүмкіндік береді және электр өрісінің күшіне байланысты сұр түстің әртүрлі деңгейлерін көрсетеді. Бұл дисплейлер дәстүрлі бұрылмалы нематикалық дисплейлерге қарағанда терең қара түс, жоғары контраст қатынасы, кең көру бұрышы және экстремалды температурада жақсырақ бейне сапасын ұсынады. IPS дисплейлерімен салыстырғанда, тік сәйкестендірілген дисплейлерде қара түс деңгейі одан да тереңдеп, контраст қатынасын арттырады, бірақ көру бұрышы тар болады, ал түс және әсіресе контрасттың өзгеруі көбірек байқалады.

Көк фаза режимі

Көк фазалық режимдегі ЖҚД 2008 жылдың басында инженерлік үлгілер ретінде таныстырылды, бірақ олар әлі де жаппай өндіріске енгізілген жоқ. Көк фазалық режимдегі ЖҚД-нің физикасы өте қысқа ауысу уақыттарына (≈1 мс) қол жеткізуге мүмкіндік береді, соның салдарынан уақыт бойынша түстерді басқару іске асырылуы мүмкін және қымбат түсті сүзгілердің қажеттілігі жойылар еді.

Сапаны бақылау

Кейбір ЖК панельдерде ақаулы транзисторлар болады, олар тұрақты жанып тұратын немесе жарық бермейтін пиксельдерге себеп болады, олар әдетте сұйық кристалды пиксельдер немесе өлі пиксельдер деп аталады. Интегралды схемалардан (IC) айырмашылығы, бірнеше ақаулы транзисторы бар ЖК панельдер әдетте қолдануға жарамды болады. Өндірушілердің ақаулы пиксельдердің қабылданатын санына қатысты саясаты әртүрлі. Бір кезде Samsung Кореяда сатылатын ЖК мониторларға қатысты нөлдік төзімділік саясатын ұстанды. 2005 жылдан бастап Samsung ISO 13406-2 стандартын қолданады. Басқа компаниялар өздерінің саясатында 11 өлі пикселге дейін төзімділік көрсетеді. Өлі пикселдерге қатысты саясат өндірушілер мен тұтынушылар арасында жиі қызу пікірталас тудырады. Ақаулардың қабылдануын реттеу және соңғы пайдаланушыны қорғау мақсатында ISO ISO 13406-2 стандартын жариялады, ол 2008 жылы ISO 9241 стандартының шығуымен (әсіресе ISO 9241-302, 303, 305, 307:2008 пикселдік ақаулар) ескірді. Дегенмен, барлық ЖК өндірушілері ISO стандартына сәйкес келмейді және ISO стандарты көбінесе әртүрлі жолдармен түсіндіріледі. ЖК панельдері олардың үлкен өлшемдеріне байланысты көптеген IC-лерге қарағанда ақауларға көбірек бейім. Кейбір өндірушілер, әсіресе LG сияқты ірі ЖК панель өндірушілері орналасқан Оңтүстік Кореяда, енді кемшіліксіз пикселдерге кепілдік береді, бұл "A" және "B" санаттарындағы панельдерді анықтайтын қосымша тексеру процесі болып табылады. Көптеген өндірушілер бір ақаулы пиксел болған жағдайда да өнімді ауыстырады. Мұндай кепілдіктер болмаған жағдайда да ақаулы пикселдердің орналасуы маңызды. Егер ақаулы пикселдер бір-біріне жақын орналасса, онда ақаулы пикселдері бар дисплей қабылдауға жарамсыз болуы мүмкін. ЖК панельдерінде көбінесе бұлттылық, лас экран әсері немесе сирек кездесетін мура деп аталатын ақаулықтар болады, бұл панельдегі жарықтың біркелмес бөліктерін қамтиды. Бұл көбінесе қараңғы немесе қара түсті көріністерде жақсы көрінеді. 2010 жылдан бастап, көптеген жоғары сапалы компьютерлік ЖК панельдерін өндіретін компаниялар өз өнімдерінде ақаулардың жоқтығын көрсетеді.

"Нульдік қуат" (бистабельді) дисплейлер

Qinetiq (бұрынғы DERA) әзірлеген зенитальды бистабельді құрылғы (ZBD) қуатсыз бейнені сақтай алады. Кристаллдар екі тұрақты бағытта ("қара" және "ақ") болуы мүмкін, ал бейнені өзгерту үшін ғана қуат қажет. ZBD Displays – QinetiQ компаниясының еншілес кәсіпорны, ол сұр және түсті ZBD құрылғыларын өндіреді. Kent Displays полимерлік тұрақтандырылған холестерикалық сұйық кристалды (ChLCD) пайдаланатын "қуатты қажет етпейтін" дисплейді де әзірледі. 2009 жылы Kent ChLCD-ді пайдаланып, ұялы телефонның бүкіл бетін жауып, оның түсін өзгертуге және қуатты ажыратқанда да сол түсті сақтап тұруға мүмкіндік берді. 2004 жылы Оксфорд университетінің зерттеушілері Zenithal бистабельдік техникаға негізделген нөлдік қуатты бистабельді LCD-нің екі жаңа түрін көрсетті. 360° BTN және бистабельді холестерикалық сияқты бірнеше бистабельді технологиялар негізінен сұйық кристалдың (LC) көлемдік қасиеттеріне тәуелді және стандартты күшті бекітуді қолданады, бұл қатарластыру пленкалары мен LC қоспалары дәстүрлі моностабельді материалдарға ұқсас. Басқа бистабельді технологиялар, мысалы, BiNem технологиясы негізінен беттік қасиеттерге негізделген және арнайы әлсіз бекіту материалдарын қажет етеді.

Сипаттамалар

Жарық ЖҚ-ның ажыратымдылығы пикселдердің бағандары мен қатарларының санымен көрсетіледі (мысалы, 1024 × 768). Әрбір пиксел әдетте 3 субпикселден тұрады: қызыл, жасыл және көк. Бұл әртүрлі конструкцияларда ЖК-ның біркелкі сақталған сипаттамаларының бірі болды. Дегенмен, пикселдер арасында субпиксельдерді бөлісетін және нақты ажыратымдылықты арттырмай, дисплейдің қабылданатын ажыратымдылығын тиімді арттыруға тырысатын Quattron сияқты жаңа конструкциялар пайда болды, нәтижелері әртүрлі. Кеңістіктік өнімділік: Компьютер мониторы немесе өте жақын қашықтықтан қаралатын дисплей үшін ажыратымдылық көбінесе нүктелердің тығыздығы немесе дюймге пиксельдер саны түрінде беріледі, бұл баспа өнеркәсібімен үйлеседі. Дисплей тығыздығы қолданылуға қарай өзгереді, теледидарларда қашықтықтан қарау үшін тығыздық төмен, ал портативті құрылғыларда жақын қашықтықтағы егжей-тегжейлі қарау үшін тығыздық жоғары болады. ЖК-ның қарау бұрышы дисплей мен оның қолданылуына байланысты маңызды болуы мүмкін. Кейбір дисплей технологияларының шектеулері дисплейдің тек белгілі бір бұрыштарда ғана дұрыс көрсетілуін қамтамасыз етеді. Уақытша өнімділік: ЖК-ның уақытша ажыратымдылығы – өзгеріп жатқан кескіндерді қаншалықты жақсы көрсету қабілеті, яғни дисплейге берілген деректерді секундына қанша рет және қанша дәлдікпен шығаруы. ЖК пиксельдері кадрлар арасында жанбайды және сөнеді, сондықтан ЖК мониторлары төмен жаңарту жылдамдығында да жаңартудан туындаған жыпылықтауды көрсетпейді. Бірақ жаңарту жылдамдығының төмендеуі жылдам қозғалатын кескіндерде көрінетін артефакттарға, мысалы, көлеңкелерге немесе созылуға әкелуі мүмкін. Жеке пикселдің жауап беру уақыты да маңызды, өйткені кез келген дисплейде кескіннің көрсетілуінде белгілі бір кешігу болады, егер көрсетілетін кескін тез өзгеретін болса, бұл визуалды артефакттар тудыруы мүмкін. Түс өнімділігі: Дисплейдің түс өнімділігінің әртүрлі аспектілерін сипаттау үшін бірнеше терминдер бар. Түс гаммасы – дисплейде көрсетілуі мүмкін түстердің диапазоны, ал түс тереңдігі – түстер диапазонының бөліну дәлдігі. Түс гаммасы салыстырмалы түрде түсінікті сипаттама, бірақ ол кәсіби деңгейде ғана маркетингтік материалдарда сирек талқыланады. Экранда көрсетіліп жатқан мазмұннан асып түсетін түс диапазонының пайдасы жоқ, сондықтан дисплейлер белгілі бір ерекшеліктер шегінде немесе одан төмен жұмыс істеу үшін жасалады. LCD түстері мен түс басқарудың қосымша аспектілері бар, мысалы, ақ нүкте және гамма түзету, олар ақ түстің қандай екенін және басқа түстердің ақ түске қатысты қалай көрсетілетінін сипаттайды. Жарқылық және контраст қатынасы: Контраст қатынасы – толық жарықтан пикселдің жарықтығы мен толық сөнген пикселдің жарықтығы арасындағы қатынас. ЖК өзі жарық шығармайды, ол жарық клапаны ғана, жарық флуоресценттік шамдар немесе LED жиынтығынан келетін артқы жарықтан пайда болады. Жарқылық әдетте ЖК-ның максималды жарық шығаруы ретінде көрсетіледі, ол ЖК-ның мөлдірлігіне және артқы жарықтың жарықтығына байланысты айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Күштірек контраст пен жоғары динамикалық диапазонды (HDR дисплейлері ең жоғары жарықтылық бойынша жіктеледі) қамтамасыз ету үшін жарық артқы жарығын күшейтуге болады, бірақ жарқылық пен қуат тұтыну арасында әрқашан компромисс болады.

Resolution The resolution of an LCD is expressed by the number of columns and rows of pixels (e. g., 1024×768). Each pixel is usually composed 3 sub pixels, a red, a green, and a blue one. This had been one of the few features of LCD performance that remained uniform among different designs. However, there are newer designs that share sub pixels among pixels and add Quattron which attempt to efficiently increase the perceived resolution of a display without increasing the actual resolution, to mixed results. Spatial performance: For a computer monitor or some other display that is being viewed from a very close distance, resolution is often expressed in terms of dot pitch or pixels per inch, which is consistent with the printing industry. Display density varies per application, with televisions generally having a low density for long distance viewing and portable devices having a high density for close range detail. The Viewing Angle of an LCD may be important depending on the display and its usage, the limitations of certain display technologies mean the display only displays accurately at certain angles. Temporal performance: the temporal resolution of an LCD is how well it can display changing images, or the accuracy and the number of times per second the display draws the data it is being given. LCD pixels do not flash on/off between frames, so LCD monitors exhibit no refresh induced flicker no matter how low the refresh rate. But a lower refresh rate can mean visual artefacts like ghosting or smearing, especially with fast moving images. Individual pixel response time is also important, as all displays have some inherent latency in displaying an image which can be large enough to create visual artifacts if the displayed image changes rapidly. Color performance: There are multiple terms to describe different aspects of color performance of a display. Color gamut is the range of colors that can be displayed, and color depth, which is the fineness with which the color range is divided. Color gamut is a relatively straight forward feature, but it is rarely discussed in marketing materials except at the professional level. Having a color range that exceeds the content being shown on the screen has no benefits, so displays are only made to perform within or below the range of a certain specification. There are additional aspects to LCD color and color management, such as white point and gamma correction, which describe what color white is and how the other colors are displayed relative to white. Brightness and contrast ratio: Contrast ratio is the ratio of the brightness of a full on pixel to a full off pixel. The LCD itself is only a light valve and does not generate light; the light comes from a backlight that is either fluorescent or a set of LEDs. Brightness is usually stated as the maximum light output of the LCD, which can vary greatly based on the transparency of the LCD and the brightness of the backlight. Brighter backlight allows stronger contrast and higher dynamic range (HDR displays are graded in peak luminance), but there is always a trade off between brightness and power consumption.

Артықшылықтары мен кемшіліктері

Бұл мәселелердің кейбіреулері толық экранды дисплейлерге, ал кейбіреулері сағаттар сияқты кішкентай дисплейлерге қатысты. Көптеген салыстырулар түтік сәулелі дисплейлер (CRT) арқылы жасалған.

Артықшылықтар

Өте ықшам, жұқа және жеңіл, әсіресе көлемді, ауыр CRT дисплейлерімен салыстырғанда. Төмен қуат тұтыну. Дисплейдің жарықтығы мен көрсетіліп жатқан мазмұнына байланысты, ескі CCFT артқы жарықтандыру модельдері әдетте бірдей өлшемдегі CRT мониторы тұтынатын қуаттың жартысынан да аз тұтынады, ал қазіргі заманғы LED артқы жарықтандыру модельдері CRT мониторы тұтынатын қуаттың 10–25% -ын тұтынады. Төмен қуат тұтынудың арқасында жұмыс істеу кезінде аз жылу бөлінеді. Геометриялық бұрмалау жоқ. Артқы жарықтандыру технологиясына байланысты аз немесе мүлдем жыпылықтамауы мүмкін. LCD пиксельдері жаңарулар арасында күйін сақтайтындықтан, әдетте жаңару жылдамдығында жыпылықтау болмайды (әдетте кіріс жаңару жылдамдығына қарамастан, 200 Гц немесе одан да жоғары жылдамдықпен орындалады). Табиғи ажыратымдылықта жұмыс істегенде өте анық кескін, қан кету немесе смаздық болмайды. CRT мониторынан айырмашылығы, жағымсыз электромагниттік сәулеленудің (өте төмен жиілік диапазонында) шығарылуы жоқ. Кез келген өлшем мен пішінде жасалуы мүмкін. Теориялық ажыратымдылық шегі жоқ. Егер бірнеше LCD панельдері бір суретті құру үшін біріктірілсе, әрбір қосымша панель дисплейдің жалпы ажыратымдылығын арттырады, бұл әдетте «қосылған ажыратымдылық» деп аталады. Диагоналі 2 метрден асатын үлкен өлшемдерде жасалуы мүмкін. LCD-лер мөлдір және икемді болуы мүмкін, бірақ OLED және microLED сияқты артқы жарықсыз жарық шығара алмайды, олар да икемді және мөлдір болатын басқа технологиялар. Маскалау эффектісі: LCD торы кеңістіктік және сұр түстік деңгейлердің квантталу әсерін жасыра алады, бұл жоғары сапалы кескін туралы иллюзияны тудырады. CRT-лерден айырмашылығы, Жердің магнит өрісіне де әсер етпейді. Өзінен-өзі сандық құрылғы болғандықтан, LCD DVI немесе HDMI қосылымынан сандық деректерді аналогқа түрлендіруді қажет етпей-ақ тікелей көрсетуге болады. Кейбір LCD панельдерінде DVI және HDMI-дан басқа оптикалық талшық кірістері де бар. Көптеген LCD мониторлар 12 В қуат көзімен жабдықталады, ал компьютерге орнатылса, оны компьютердің 12 В қуат көзімен қуаттандыруға болады. Өте тар жиектері бар, сондықтан бірнеше LCD экранын қатар тізуге болады, бұл бір үлкен экран сияқты көрінеді.

Very compact, thin and light, especially in comparison with bulky, heavy CRT displays. Low power consumption. Depending on the set display brightness and content being displayed, the older CCFT backlit models typically use less than half of the power a CRT monitor of the same size viewing area would use, and the modern LED backlit models typically use 10–25% of the power a CRT monitor would use. Little heat emitted during operation, due to low power consumption. No geometric distortion. The possible ability to have little or no flicker depending on backlight technology. Usually no refresh rate flicker, because the LCD pixels hold their state between refreshes (which are usually done at 200 Hz or faster, regardless of the input refresh rate). Sharp image with no bleeding or smearing when operated at native resolution. Emits almost no undesirable electromagnetic radiation (in the extremely low frequency range), unlike a CRT monitor. Can be made in almost any size or shape. No theoretical resolution limit. When multiple LCD panels are used together to create a single canvas, each additional panel increases the total resolution of the display, which is commonly called stacked resolution. Can be made in large sizes of over 80 inch (2 m) diagonal. LCDs can be made transparent and flexible, but they cannot emit light without a backlight like OLED and microLED, which are other technologies that can also be made flexible and transparent. Masking effect: the LCD grid can mask the effects of spatial and grayscale quantization, creating the illusion of higher image quality. Unaffected by magnetic fields, including the Earth's, unlike most color CRTs. As an inherently digital device, the LCD can natively display digital data from a DVI or HDMI connection without requiring conversion to analog. Some LCD panels have native fiber optic inputs in addition to DVI and HDMI. Many LCD monitors are powered by a 12 V power supply, and if built into a computer can be powered by its 12 V power supply. Can be made with very narrow frame borders, allowing multiple LCD screens to be arrayed side by side to make up what looks like one big screen.

Кемшіліктер

Кейбір ескі немесе арзан мониторларда көру бұрышы шектеулі, бұл пайдаланушының орналасуына байланысты түстердің, қанықтықтың, контрасттың және жарықтықтың өзгеруіне әкеледі, тіпті көру бұрышының шегінде де. LCD дисплейлердің көру бұрыштарын арттыру үшін арнайы пленкалар қолданылуы мүмкін. Кейбір мониторларда біркелкі емес артқы жарықтандыру (IPS типтерінде және ескі TN мониторларында жиі кездеседі), бұл жарықтықтың бұрмалануына, әсіресе шеттерінде ("артқы жарықтың таралуы") себеп болады. Қара деңгейлер қажеттідей қара болмауы мүмкін, себебі жеке сұйық кристалдар артқы жарықтың толығымен өтуін толығымен бөге алмайды. Жылдам жауап бермейтін (>8 мс) дисплейлерде және үлгіні ұстап тұратын дисплейлерде қозғалыстағы нысандарда бейне бұлыңғырлауы пайда болады, егер стерильді артқы жарық қолданылмаса. Алайда, мұндай стерильді жарық көздің шаршауына себеп болуы мүмкін, яғни: 2012 жылдан бастап көптеген LCD дисплейлерінде жарықтықты реттеу үшін импульстық енінің модуляциясы (PWM) қолданылады, бұл экранды 85 Гц жаңарту жиілігіндегі CRT мониторынан гөрі жиі жыпылықтайды (бірақ бұл көрінетін жыпылықтау емес), себебі экранның барлық бөлігі бір уақытта қосылып, өшіріледі, ал CRT мониторындағы люминофорлық нүкте дисплей бойынша үнемі сканерленеді, сондықтан дисплейдің бір бөлігі әрдайым жарық болады. Бұл кейбір адамдарға көздің шаршауын тудырады. Өкінішке орай, көптеген адамдар көздерінің шаршауына PWM-нің көзге көрінбейтін жыпылықтауы себеп екенін білмейді. Бұл мәселе LED артқы жарығы бар мониторларда одан да нашарлайды, себебі LED шамдары CCFL шамдарына қарағанда жылдамырақ қосылып, өшіріледі. Тек бір түпкілікті ажыратымдылық. Басқа ажыратымдылықты көрсету үшін бейне масштабтаушы қажет, бұл бұлыңғырлық пен тік сызықтарға себеп болады, немесе дисплейді 1:1 пикселдік карталау арқылы түпкілікті ажыратымдылықта іске қосуға болады, бұл сурет экранды толықтырмауына (letterboxed display) немесе экранның төменгі немесе оң жақ жиегінен шығып кетуіне әкеледі. Біт тереңдігі (түс тереңдігі деп те аталады). Көптеген арзан LCD дисплейлер тек 262144 (218) түсті көрсетуге қабілетті. 8 биттік S IPS панельдері 16 миллион (224) түсті көрсетуге қабілетті және қара деңгейі айтарлықтай жақсы, бірақ қымбат және жауап беру уақыты баяу. Кіріс кешігуі, себебі LCD дисплейінің А/Д түрлендіргіші әрбір кадрды LCD панеліне көрсету алдында толық шығарылғанша күтеді. Көптеген LCD мониторлары кескінді көрсету алдында өңдеуден өткізеді, бұл нашар түс шынайылығын өтеуге тырысады, бұл қосымша кешігуді тудырады. Сонымен қатар, түпкілікті емес ажыратымдылықты көрсету кезінде бейне масштабтаушы қолданылуы керек, бұл уақыт кешігуін одан да арттырады. Масштабтау және кейін өңдеу әдетте заманауи мониторларда бір чипте жасалады, бірақ чиптің әрбір функциясы біраз кешігуді қосады. Кейбір дисплейлерде видео ойындары үшін арналған режим бар, ол барлық немесе көптеген өңдеулерді тоқтатады, бұл сезілетін кіріс кешігуін азайтады. Өндіріс кезінде немесе пайдалану кезеңінде өлі немесе тұрып қалған пиксельдер пайда болуы мүмкін. Тұрып қалған пиксель қара экранда да түспен жарқырайды, ал өлі пиксель әрқашан қара болып қалады. Көріністің күйіп кетуіне ұшырауы мүмкін, себебі CRT-ден себебі әртүрлі және әсері тұрақты болмауы мүмкін, бірақ нашар жасалған дисплейлерде статикалық кескін бірнеше сағат ішінде күйіп кетуіне әкелуі мүмкін. Тұрақты күйде, нашар жылу басқару болған жағдайда, термореактивтілік пайда болуы мүмкін, онда экранның бір бөлігі қызып, экранның қалған бөлігімен салыстырғанда түссіз болып көрінеді. Төмен температурада жарықтықтың төмендеуі және жауап беру уақытының баяулауы. Субнөлдік температурада LCD экрандар қосымша жылытусыз жұмыс істемей қалуы мүмкін. Жоғары температурада контрасттың жоғалуы.

Limited viewing angle in some older or cheaper monitors, causing color, saturation, contrast and brightness to vary with user position, even within the intended viewing angle. Special films can be used to increase the viewing angles of LCDs. Uneven backlighting in some monitors (more common in IPS types and older TNs), causing brightness distortion, especially toward the edges ("backlight bleed"). Black levels may not be as dark as required because individual liquid crystals cannot completely block all of the backlight from passing through. Display motion blur on moving objects caused by slow response times (>8 ms) and eye tracking on a sample and hold display, unless a strobing backlight is used. However, this strobing can cause eye strain, as is noted next:
as of 2012, most implementations of LCD backlighting use pulse width modulation (PWM) to dim the display, which makes the screen flicker more acutely (this does not mean visibly) than a CRT monitor at 85 Hz refresh rate would (this is because the entire screen is strobing on and off rather than a CRT's phosphor sustained dot which continually scans across the display, leaving some part of the display always lit), causing severe eye strain for some people. Unfortunately, many of these people don't know that their eye strain is being caused by the invisible strobe effect of PWM. This problem is worse on many LED backlit monitors, because the LEDs switch on and off faster than a CCFL lamp. Only one native resolution. Displaying any other resolution either requires a video scaler, causing blurriness and jagged edges, or running the display at native resolution using 1:1 pixel mapping, causing the image either not to fill the screen (letterboxed display), or to run off the lower or right edges of the screen. Fixed bit depth (also called color depth). Many cheaper LCDs are only able to display 262144 (218) colors. 8 bit S IPS panels can display 16 million (224) colors and have significantly better black level, but are expensive and have slower response time. Input lag, because the LCD's A/D converter waits for each frame to be completely been output before drawing it to the LCD panel. Many LCD monitors do post processing before displaying the image in an attempt to compensate for poor color fidelity, which adds an additional lag. Further, a video scaler must be used when displaying non native resolutions, which adds yet more time lag. Scaling and post processing are usually done in a single chip on modern monitors, but each function that chip performs adds some delay. Some displays have a video gaming mode which disables all or most processing to reduce perceivable input lag. Dead or stuck pixels may occur during manufacturing or after a period of use. A stuck pixel will glow with color even on an all black screen, while a dead one will always remain black. Subject to burn in effect, although the cause differs from CRT and the effect may not be permanent, a static image can cause burn in in a matter of hours in badly designed displays. In a constant on situation, thermalization may occur in case of bad thermal management, in which part of the screen has overheated and looks discolored compared to the rest of the screen. Loss of brightness and much slower response times in low temperature environments. In sub zero environments, LCD screens may cease to function without the use of supplemental heating. Loss of contrast in high temperature environments.

Пайдаланылған химиялық заттар

Сұйық кристалды дисплейлерде сұйық кристалдардың бірнеше түрлі отбасылары қолданылады. Молекулалар анизотропты болуы керек және бір-біріне тартылу қасиетіне ие болуы керек. Поляризацияланатын таяқша тәрізді молекулалар (бифенилдер, терфенилдер және т.б.) жиі кездеседі. Көбінесе қолданылатын түрі – бір жағынан поляр емес (пентил, гептил, октил немесе алкил окси тобы), ал екінші жағынан поляр (нитрил, галоген) тобы бар ароматты бензол сақиналарының жұбы. Кейде бензол сақиналары ацетилен тобымен, этилен, CH=N, CH=NO, N=N, N=NO немесе эфир тобымен бөлінеді. Іс жүзінде, кеңірек температуралық диапазонды қамтамасыз ету үшін бірнеше химиялық заттардың эвтектикалық қоспалары қолданылады (төменгі деңгей үшін -10 +60 °C, ал жоғары өнімділік дисплейлер үшін -20 +100 °C). Мысалы, E7 қоспасы үш бифенил мен бір терфенилден тұрады: 39 массалық% 4' пентил[1,1' бифенил] 4 карбонитрил (нематикалық диапазон 24-35 °C), 36 массалық% 4' гептил[1,1' бифенил] 4 карбонитрил (нематикалық диапазон 30-43 °C), 16 массалық% 4' октокси[1,1' бифенил] 4 карбонитрил (нематикалық диапазон 54-80 °C) және 9 массалық% 4 пентил[1,1':4',1 терфенил] 4 карбонитрил (нематикалық диапазон 131-240 °C).

Қоршаған ортаға әсері

ЖЖК экрандарын өндіру кезінде, жұқа пленкалық компоненттерді жасау үшін трифторлы азот (NF3) қажар сұйықтығы ретінде қолданылады. NF3 – өте күшті парниктік газ, ал оның салыстырмалы түрде ұзақ жартылай ыдырау мерзімі оны жаһандық жылынуға зиянды үлес қосушы етуі мүмкін. Геофизикалық зерттеулер хаттарында жарияланған бір мақалада, оның әсері көмірқышқыл газы сияқты жақсы белгілі парниктік газдардың көздерінен теориялық тұрғыдан әлдеқайда зор екені көрсетілген. NF3 сол кезде кеңінен қолданылмағандықтан, Киото протоколына енгізілмеді және "көмескі парниктік газ" деп аталды. NF3 Доха кезеңіндегі екінші міндеттеме кезеңі үшін Киото протоколына қосылды. Есепті сынағандар, оның барлық NF3 атмосфераға шығарылады деп есептейтінін айтады. Іс жүзінде, NF3-тің басым бөлігі тазалау процесі кезінде ыдырайды; екі бұрынғы зерттеуде газдың тек 2-3% ғана қолданғаннан кейін жойылмайтыны анықталды. Бұған қоса, есеп NF3-тің әсерін оны алмастырған, тағы бір қуатты парниктік газ – перфторкарбонмен салыстырмады, оның әдеттегі қолданылуында 30-70% атмосфераға шығады.