Течнокристалният дисплей () е плосък дисплей, който показва изображения върху равна повърхност. Изработва се с цифрова мониторна технология, на основата на тънък слой от течен кристал, който при прилагането на напрежение променя оптичните си качества. Течнокристалните дисплеи обикновено се използват в преносими електронни игри, както и за цифрови видеокамери, в системите за видеопрожектиране, за електронни билбордове, както и за монитори за компютри и в плоските телевизори. Често се употребява при електронни уреди, захранвани с батерии, защото използва много малко количество електроенергия. По-издръжлив е от други видове дисплеи.
LCD дисплеите са пригодени за показване на произволни изображения (като в дисплей за компютър с общо предназначение) или фиксирани изображения с ниско съдържание на информация, които могат да бъдат показани или скрити, като предварително зададени думи, цифри, и 7 сегментни дисплеи като в цифров часовник. Те използват една и съща основна технология, с изключение на това, че произволните изображения са съставени от голям брой малки пиксели, а други имат по-големи елементи.
LCD мониторите се използват в широк асортимент от приложения, включително компютърни монитори, телевизори, инструментални панели, дисплеи в самолетни кабини и табели. Те са често срещани в потребителски устройства като DVD плейъри, игрални устройства, часовници, калкулатори и телефони, и са заменили дисплея с електронно лъчева тръба (CRT) в почти всички приложения. Те са на разположение в по-широк диапазон от размери на екрана от Дисплеите с електроннолъчева тръба и плазмените дисплеи, и тъй като не използват фосфор, не страдат от замръзване на образа. LCD дисплеите обаче, са податливи на постоянство на изображението.
LCD екранът е по-енергийно ефективен и може да се изхвърля по-безопасно, отколкото CRT. Ниската му консумация на електрическа енергия позволява да бъде използван в захранвано с батерии електронно оборудване. Той е електронно модулирано оптично устройство, съставено от произволен брой сегменти, контролиращи слой от течни кристали и подредени в предната част на светлинен източник (подсветка) или рефлектор за производство на изображение в цвят или черно-бяло. Течните кристали са открити през 1888 г. До 2008 г. годишните продажби на телевизори с LCD екрани надхвърлиха продажбите на такива с CRT в целия свят, и CRT загуби актуалност за повечето приложения.
История През 1888 г., Фридрих Райницер (1858 – 1927) открил течно–кристалната природа на холестерол, извлечен от моркови (тоест, две точки на топене и генериране на цветове) и представя откритията си на заседание на Виенското химическо общество на 3 май 1888 (F. Reinitzer: Beiträge zur Kenntniss des Cholesterins, Monatshefte für Chemie (Wien) 9, 421 – 441 (1888)). През 1904 г. Ото Леман публикува труда си „Flüssige Kristalle“ (Течни кристали). През 1911 г. Чарлз Магуин пръв експериментира с течни кристали върху тънки слоеве затворени между плочи. През 1922 г. Жорж Фридел описва структурата и свойствата на течните кристали и ги класифицира в 3 вида (нематичти, смектични и холестерични). През 1927 г. Всеволод Фредерикс изобретил преход за включване на електрическа светлина, наречен преход на Фредерикс, основен ефект в цялата LCD технология. През 1936 г. компанията Маркони безжичен телеграф патентова първото практическото приложение на технологията, „Клапан за светлина от течен кристал“. През 1962 г., първата голяма публикация на английски език на тема „Молекулярна структура и свойства на течните кристали“, от д-р Джордж Грей. През 1962 г. Ричард Уилямс от RCA установява, че течните кристали, имат някои интересни електрооптични характеристики и реализира електро-оптичен ефект чрез генериране на райе-модели в тънък слой материал от течни кристали, чрез прилагане на напрежение. Този ефект се основава на електро-хидродинамична нестабилност формираща това, което сега се нарича „Уилямс домейни“ вътре в течния кристал. През 1964 г. Джордж Х. Хейлмейер, тогава работещ в RCA лаборатории върху ефекта, открит от Уилямс постига смяна на цветовете, като индуцирано от поле пренареждане на двуцветни багрила в хомеотропично ориентирани течни кристали. Практически проблеми с този нов електро-оптичен ефект, карат Хейлмейер да продължи да работи по ефектите на разсейване в течни кристали и накрая постига първото представяне на оперативни течни кристали на базата на това, което той нарича режим на динамично разсейване (DSM). Прилагането на напрежение към DSM дисплей превключва първоначално ясния, прозрачен течно-кристален слой в млечно мътно състояние. DSM екрани могат да се използват в предавателен и в отражателен режим, но те изискват протичането на значителен ток за тяхното функциониране. Джордж Х. Хейлмейер е приет в Залата на славата на националните изобретатели, и се показва с изобретяването на LCD монитори. Работата на Хейлмейер е един от крайъгълните камъни на IEEE. ·В края на 1960-те, пионерската работа върху течните кристали се извършва от британската Кралски радарен институт в Малверн, Англия. Екипът му подкрепя текущата работа от Джордж Уилям Грей и неговият екип от Университета в Хъл, които в крайна сметка открива течните кристали цианобифенил, които имали необходимата стабилност и температурни свойства за приложение в LCD монитори. На 4 декември 1970 г. Ефектът на усукано нематично поле в течни кристали е подаден за патентоване от Хофман-Ла Рош в Швейцария, (Швейцарски патент No. 532 261) заедно с Волфганг Хелфрич и Мартин Щадт (тогава работещи за Централно азиатскиге изследователски лаборатории), посочени като изобретатели. Хофман-Ла Рош тогава лицензира изобретението с швейцарския производител Баун Бовери и сие, които през 1970 г. произвеждат дисплеи за ръчни часовници, а също и за японската електронна индустрия, която скоро произвежда първия цифров кварцов ръчен часовник с TN-LCD монитор. Джеймс Фергасон, докато работи със Сардари Арора и Алфред Соре в Института за течни кристали към Държавния университет в Кент, подал идентичен патент в САЩ на 22 април 1971 г. През 1971 г. компанията на Фергасон ILIXCO (сега LXD итернкорпоратед), произвежда първите LCD монитори, базирани на TN-ефект, който скоро заменения DSM мониторите с по-лошо качество, което се дължи на подобрения и на по-ниски работни напрежения и ниска консумация на енергия. През 1972 г. в САЩ е произведен първият активно матричен дисплей с течни кристали от екип T Петер Броуди на Уестингхауз в Питсбърг, Пенсилвания.Brody, T.P., "Birth of the Active Matrix", Information Display, Vol. 13, No. 10, 1997, pp. 28–32. През 1983 г. изследователи от Браун, Бовери и сие (BBC), Швейцария, изобретяват супер-усукана нематична (STN) структура за пасивно матрично адресирани LCD монитори. H. Aмстутцел Ал. са посочени като изобретатели в съответните патентни заявки, подадени в Швейцария на 7 юли 1983 г. и 28 октомври 1983 г. Патентите са издадени за Швейцария CH 665 491, Европа EP 0131216, САЩ 4 634 229 и много други страни.European Patent No. EP 0131216: Amstutz H., Heimgartner D., Kaufmann M., Scheffer T.J., "Flüssigkristallanzeige," Oct. 28, 1987. През 1990 г. под различни заглавия изобретатели замислят електрооптични ефекти като алтернативи на усуканите LCD монитори немагнитни с полеви ефект (TN– и STN– LCD екрани). Единият подход е да се използват междинни електроди върху един стъклен субстрат за производство само на електрическо поле съществуващо паралелно на стъклените субстрати. За да се възползват напълно от свойствата на тази технология на Превключване в равнина е необходима (IPS допълнителна работа., След задълбочен анализ, подробности за изгодни варианти са подадени в Германия от Гюнтер Баур и др. и са патентовани в различни страни. Институт Фраунхофер във Фрайбург, където изобретателите работили, правоприемници на тези патенти е Мерк KGaA, Дармщат, доставчик на LC вещества. През 1992 г. инженерите на Хитачи работят по различни практически подробности на технологията IPS за свързване на тънкослойни масиви транзистори в матрица и да избягнат нежеланите бездомни полета между пикселите. Хитачи също така подобрява допълнително зависимостта от зрителния ъгъл чрез оптимизиране на формата на електродите (Super IPS). NEC и Хитачи стават първите производители на активно матрично адресирани LCD дисплеи, базирани на технологията IPS. Това е важно събитие за прилагане на LCD при големи монитори, които да имат приемлива визуална производителност за плоски компютърни монитори и за телевизионни екрани. През 1996 г. Samsung разработва оптична техника на моделиране, която позволява мулти домейни от LCD. Мулти-домейните и превключването в плоскост впоследствие остават доминиращите LCD дизайни през 2010 г. През четвъртото тримесечие на 2007 г., продажбата на LCD телевизори надминава тази на тези с кинескопи за първи път в света. LCD телевизори се очаква да постигнат 50% от 200-те милиона телевизори за продажба в световен мащаб през 2008 г., според Display Bank. През октомври 2011 г., Toshiba обявява 2560 × 1600 пиксела на 6.1-инчов LCD панел, подходящ за използване в компютърни таблети, специално за дисплей с китайски символи. Произходът и сложната история на дисплеите с течни кристали са описани от Джоузеф А. Кастелано в „Течно злато: Историята на екраните с течни кристали и създаването на индустрията“. Друг преглед на произхода и историята на LCD от различна перспектива до 1991 г. е публикуван от Хироши Кавамото, достъпен в Центъра по история на IEEE. Описание на швейцарския принос за LCD разработките, написано от Петер Дж. Уаилд, може да се разглежда като история от първа ръка на IEEE.
Устройство Осветление Понеже LCD не възпроизвеждат светлина, те се нуждаят от допълнително осветление, за да възпроизведат видимо изображение. В „предавателните“ типове LCD, тази светлина се възпроизвежда зад стъклото на панела и се нарича задна светлина. За разлика от пасивните матрици, чиито дисплеи не са светещи (пр. калкулатори, часовници), активните матрици винаги са светещи.
CCFL: LCD панелите са осветявани от (cold cathode fluorescent lamp) студено-катодни флуоресцентни лампи поставени на отсрещните ъгли на дисплея или са масиви от паралелни студено-катодни флуоресцентни лампи зад големите екрани. Много години наред това е била единствената използвана технология. За разлика от LED лампите, повечето CCFL имат дори и екрани, който излъчват светлина в белия спектър, което подпомага за по-добра цветова гама за дисплея. CCFL изискват по-малко енергия от LED и изискват скъп инвертор, за да конвертират волтажа, който устройството използва (най-често от 5 или 12V) до ~1000V, които са нужни на CCFL. Дебелината на инверторните трансформатори също така ограничават колко тънък може да бъде дисплея. EL-WLED: LCD панела се осветява от лента от бели LED лампи поставени в един или повече от ъглите на екрана. След това чрез дифузьор се разпространява светлината по целия дисплей. От 2012 г. този дизайн е най-известният, който се използва за мониторите на настолните компютри. Те позволяват на мониторите да бъдат едни от най-тънките. Някои LCD монитори използващи тази технология имат опцията „Динамичен Контраст“, която позволява на екраните да бъдат затъмнявани или осветлени в различни контрасти с отношение 1000:1. Докато компютърните екрани обикновено имат места с напълно бял цвят, задната светлина ще бъде на пълна светимост.Dimming options for LCD brightness; J. Moronski; Electronicproducts.com; 3 Januari 2004; http://www.electronicproducts.com/Optoelectronics/Dimming_options_for_LCD_brightness_control.aspx WLED лента: LCD панелът е осветяван от лента от LED лампи поставени зад разпространителя, който се намира зад панела. LCD панелите, които използват това изобретение по принцип имат опцията за затъмняване на LED лампите в тъмните части на изображението, ефективно увеличавайки контрастното отношение на дисплеят. От 2012 г. този дизайн се използва за по-големите екрани в LCD телевизорите.