Cristale lichide - matrici active TFT-LCD

Introducere.

Cristale lichide.Definitie .Proprietati.

Cristalele lichide reprezinta o stare intremediara intre solidul cristalin si lichid , caracteristica numai anumitor materiale organice. In acesta , materialul are proprietati specifice , intre acelea de lichid si cele ale solidului crstalin.

Au fost descoperite intamplator de botanistul Friedrich Reintzer, in timp ce studia experimental efectele colesterolului asupra plantelor. Aceasta l-a condus la identificarea unei noi stari a materiei, caracteristica substantelor care au atat proprietatile unui lichid, cat si ale unui solid.

Substantele care trec în faza de cristal lichid prin modificarea temperaturii se numesc cristale lichide termotrope, iar cele care trec în faza de cristal lichid prin modificarea concentratiei lor în solutie se numesc cristale lichide liotrope.

Dupa ordinea de asezare e a moleculelor ,cristalele lichide termotrope se pot clasifica in : nematice , smectice si colesterice.

Pentru a utiliza cristalele lichide acestea se introduc intre doi electrozi distantati cu ajutorul unei piese dintr-un material dielectric. Cei doi electrozi depusi pe sticla , pot fi ambii transparenti( celula va lucra prin transmisie) sau unul transparent si celalat reflectiv ( celula va lucra prin reflxie). Elctrozii sunt realizati prin depunerea unor oxizi transparenti conductori impreuna cu un stabilizator ITO si un element pentru crestrea aderentei sticlelor optice ale celulei.

De asemenea ,in functie de aranjamentul molecular dintre electrozi ,al cristalului nematic (sau smectic) , celula poate fi : homotropica( toate moleculele au axa paralala cu electrozii) , homeotripica ( toate moleculele au axa lunga perpendiculara pe electrozi) sau rotita( toate moleculele sunt paralele cu electrozii , rotindu-se continuu de la un electod la celalat cu un anumit unghi ).

Cand un camp electric este aplicat unui cristal lichid cu o orientare particulara (initiala) se produce o reorientare moleculara care conduce la modificarea proprietatilor optice ale materialului .Acest fenomen se datoreaza anizotropiei dielectrice care caracterizeaza materialul sub forma unui cristal lichid.Dintre efectele de camp cele mai uzuale sunt:

-rotirea nematica ( TN, STN)

-gazda oaspete (GH)

-birefringenta (ECB)

-schimbarea de faza (PC)

Matrici pasive

Cristalele lichide fost folosite pentru inceput in fabricarea ceasurilor electronice, regasindu-se apoi in afisajele aproape tuturor echipamentelor, inclusiv al telefoanelor mobile. Imaginile LCD monocrome par albastre sau gri inchis, pe un fundal alb, spre gri. Ecranele LCD color, utilizate pentru prima data la notebook-uri folosesc doua tehnici, matricea pasiva (varianta mai ieftina) sau matricea activa, mai cunoscuta ca TFT.

Ecranele mici monocrome ca cele ale agendelor electronice sau ale laptop-urilor mai vechi folosesc matricea pasiva, folosindu-se de structura rotita nematic(TN) sau superrotita(STN) and colour-STN (CSTN) (o tehnologie unde culorile sunt obtinute folosind un filtru de culoare intern). Matricea de afisaj e formata din n linii si m coloane (cu n.m pixeli). Fiecare rand sau coloana a display-ului are un singur circuit electric.Practic,fiecare pixel poate fi comandat static aplicand o diferenta de potential intre electrozii corespunzatori. Pixelii sunt comandati pe rand dupa linia si coloana in care se afla.