ЖК мониторы. Часть II


ЖК мониторы. Часть II




Ну что, продолжим?

В основе действия любого жидкокристаллического индикатора лежат
структурные перестройки между типами ориентации молекул, которые индуцируются при
приложении слабого электрического поля. Рассмотрим, например, как работает
жидкокристаллический циферблат электронных часов. Основу циферблата составляет уже
знакомая нам электрооптическая ячейка. Помимо стекол с напыленными электродами, двух
поляризаторов, плоскости поляризации которых противоположны, но совпадают с направлением
длинных осей молекул у электродов, добавляется еще располагающееся под нижним поляризатором
зеркало. Нижний электрод обычно делают сплошным, а верхний - фигурным, состоящим из семи
небольших сегментов-электродов, с помощью которых можно изобразить любую цифру или букву.
Каждый такой сегмент "питается" электричеством и включается согласно заданной программе от
миниатюрного генератора. Исходная ориентация нематика закрученная, то есть мы имеем так
называемую твист-ориентацию молекул. Свет падает на верхний поляризатор и становится
плоскополяризованным в соответствии с его поляризацией.

При отсутствии электрического поля (то есть в выключенном состоянии)
свет, "следуя" твист-ориентации нематика, меняет свое направление в соответствии с
оптической осью нематика и на выходе будет иметь то же направление поляризации, что и
нижний поляризатор. Другими словами, свет отразится от зеркала, и мы увидим светлый фон.
При включении электрического поля для нематического жидкого кристалла с положительной
диэлектрической анизотропией (De > 0) произойдет переход от закрученной твист-ориентации
к гомеотропной ориентации молекул, то есть длинные оси молекул повернутся в направлении,
перпендикулярном к электродам, и спиральная структура разрушится. Теперь свет, не изменив
направления исходной поляризации, совпадающей с поляризацией верхнего поляризатора, будет
иметь направление поляризации, противоположное нижнему поляроиду, а они, находятся в
скрещенном положении. В этом случае свет не дойдет до зеркала, и мы увидим темный фон.
Другими словами, включая поле, можно рисовать любые темные символы (буквы, цифры) на
светлом фоне, используя, например, простую семисегментную систему электродов.

Разбиение экрана на определенное количество пикселей происходит по
специальной матрице. Матрица представляет собой слоеный пирог. Первый слой - оксидный с
проводниками, как правило танталовыми. Точно такой же слой последний, только проводники
перпендикулярны проводникам первого. Полученные пересечением проводников ячейки и будут
пикселями. Между этими слоями находится жидкокристаллический слой. Горизонтальными и
вертикальными нитками проводников, транзисторы, расположенные на стеклянной плате,
соединяются между собой. Матрица содержит миллионы транзисторов. А что если из них хотя бы
один не будет работать? Все! Матрице капут! Ведь один из пикселей будет нерабочим. А мы еще
удивляемся непомерно высокими ценами на LCD мониторы. Слишком велик процент брака, во всяком
случае пока. Ну чего-то я отвлекся.

Существует два типа матриц: пассивная и активная. Пассивная матрица
работает так: подается напряжение на заданные столбцы, затем пропускается ток построчно
сверху вниз. При перекрещивании строки и столбца кристалл меняет структуру. Затем ток
подается опять построчно сверху вниз. И так постоянно. Если необходимо изменить изображение,
то ток пропускается уже по другим столбцам. Для отдельных пикселей производится
последовательная установка строк. То есть, когда выбрана строка - подается напряжение на
нужный столбец. Но у таких матриц есть серьезные недостатки. Первое: вследствие того, что
скорость построчного пропускания тока невелика, приходится применять жидкие кристаллы с
низким временем отклика. Это в свою очередь резко снижает возможности для передачи
подвижных изображений. Второе: активный пиксель влияет на соседние пиксели. Это приводит к
некоторой размытости. Все это приводит к резкому ограничению по применению пассивных матриц.
Они используются в часах, приборах, калькуляторах и т. п. Хотя следует отметить, что
фирмы - производители идут на различного рода ухищрения, что бы расширить рынок сбыта
устройств с пассивными матрицами. Одно из них называется DSTN (Dual Scan Twisted Nematic).
Дело заключается в том, что экран делится на две половины и каждая из половин сканируется
отдельно.

В отличие от пассивных матриц, в активных используются переключатели. И
переключатели эти есть не что иное, как тонкопленочные транзисторы, которые сохраняют
состояние поля пикселя. А это в свою очередь позволяет использовать жидкие кристаллы с
высокой скоростью отклика. Ко всему прочему, транзисторы препятствуют помехам для соседних
пикселей. Но в активных матрицах тоже есть свой геморрой: большое количество этих самых
тонкопленочных транзисторов. А к чему это приводит я уже говорил. Да чуть не забыл, при
изготовлении дисплея LCD монитора применяются несколько жидкокристаллических панелей.

Теперь поговорим об электрооптическом модуляторе. Для начала представим
себе электрооптическую ячейку - это ячейка с жидким кристаллом находящаяся между прозрачными
электродами и заключена она между входным и выходным поляризаторами. Поляризатор - прежде
всего оптический прибор в виде пленки. Выходной поляризатор называется анализатором. Из
поляризированного света поляризатор забирает поляризированный компонент, на это тратиться
около половины всего светового потока. При этом сам поляризатор неслабо греется. Следует
отметить, что LCD мониторы требовательны к охлаждению, их чаще надо продувать (прочищать) и
не следует ничего класть на вентиляционные отверстия.

Ну как я тут вам загнул, все понятно? "А что же ты, старый козел, нам о
цветности не расскажешь?" - спросите Вы. Отвечу: во-первых я не старый козел, а во-вторых,
эту тему я оставлю на следующий раз.

Читать дальше...

Часть I