1.    
  2.    
  3.     Як працює РК монітор

Як працює РК монітор

 

Прийнято виділяти три агрегатні стани речовини — тверде, рідке і газоподібне. Але деякі органічні речовини, що здатні при плавленні в певній фазі проявляти властивості, притаманні як кристалам, так і рідин. Купуючи плинність, властиву рідин, вони в цій фазі не втрачають впорядкованості молекул, властивої твердим кристалам. Цю фазу цілком можна назвати четвертим агрегатним станом. Правда, не слід забувати, що мають лише деякі речовини і тільки в певному діапазоні температур.
Просторова орієнтація молекул РК в так званому положенні відпочинку називається порядком рідких кристалів.

Згідно класифікації Фріделя, розрізняють три основні категорії порядку ЖК: смектический, нематический і холестерический (рис.1).

Рис.1. Види порядку рідких кристалів

Смектические РК найбільш впорядковані і ближчий за структурою до звичайним твердим кристалам. У них, крім простої взаємної орієнтації молекул, є ще і поділ їх на площині.

Напрямок переважної орієнтації довгих осей молекул в рідких кристалах позначається вектором одиничної довжини, званим директором.

Основний інтерес представляють матеріали з нематическим порядком, вони застосовуються в сучасних рідкокристалічних панелях всіх типів (TN, IPS і VA). В нематиках нормальним станом є стан молекул з впорядкованої по всьому об’єму орієнтацією молекул, властивої кристалам, але з хаотичним станом їх центрів ваги, властивим рідин. Молекули в них зорієнтовані щодо паралельно, а вздовж осі директора зміщені на різні відстані.

Рідкі кристали з холестерическим порядком за структурою нагадують нематики, розбиті на шари. Молекули в кожному наступному шарі повернені щодо попереднього на деякий невеликий кут і директор плавно закручується по спіралі. Ця шарувата природа, утворена оптичною активністю молекул, і є основною ознакою холестерического порядку. Холестерики іноді називають «скрученими нематиками».

Межа між нематическим і холестерическим порядками є в деякій мірі умовною. Холестерический порядок можна отримати не тільки у холестерического матеріалу в чистому вигляді, але і за допомогою додавання до нематическому матеріалу спеціальних добавок з вмістом хіральних (оптично активних) молекул. Такі молекули містять асиметричний атом вуглецю і, на відміну від молекул нематиков, є дзеркально-несиметричними.

Порядок в рідких кристалах визначається междумолекулярными силами, які створюють пружність РК матеріалу. Так, тут можна говорити саме про пружних властивостях, хоча природа їх відмінна від пружних властивостей звичайних кристалів, так як рідкі кристали володіють текучістю. У нормальному (або переважно) стані молекули прагнуть повернутися у своє «місце відпочинку», наприклад, в нематическом матеріалі — положення з однаковою орієнтацією директора.

Пружність РК менше пружності звичайних кристалів на кілька порядків і надає абсолютно унікальну можливість управляти їх положення за допомогою зовнішніх впливів. Таким впливом може служити, наприклад, електричне поле.

Тепер детальніше про те, яким чином це поле може впливати на орієнтацію молекул.

Візьмемо зразок, що складається з двох скляних пластин, простір між якими заповнено нематическим матеріалом. Відстань між верхньою і нижньою пластиною і, відповідно, товщина шару рідких кристалів складає декілька мікрон. Для визначення потрібної орієнтації директора молекул в матеріалі застосовується спеціальна обробка поверхні підкладок. Для цього на поверхню наноситься тонкий шар прозорого полімеру, після чого спеціальною протиранням (rubbing) поверхні надається рельєф — найтонші борозенки в одному напрямку. Витягнуті молекули кристалів в шарі, безпосередньо соприкасающемся з поверхнею, орієнтуються вздовж рельєфу. Міжмолекулярні сили змушують всі інші молекули приймати таку ж орієнтацію.

Упорядковане розташування молекул рідких кристалів визначає анізотропію деяких їх фізичних властивостей (нагадаю, називається анізотропією залежність властивостей середовища від напрямку в просторі). Рідини з їх хаотичним розташуванням молекул є изотропными. А ось рідкі кристали вже володіють анізотропією, що є важливою якістю, що дозволяє впливати на характеристики проходить через них світла.

Для управління положенням молекул використовується анізотропія діелектричної проникності. Вона являє собою різницю

Δε = ε|| + ε⊥ де ε|| — діелектрична проникність в напрямку, паралельному вектору директора, ε⊥ — діелектрична проникність у напрямку, перпендикулярному вектору директора. Значення Δε може бути як позитивним, так і негативним.

Візьмемо зразок, що складається з двох скляних пластин з відстанню між пластинами в декілька мікрон, заповнений нематическим матеріалом і запечатаний. Для визначення потрібної орієнтації директора молекул в матеріалі застосовується спеціальна обробка поверхні підкладок, для цього на поверхню наноситься тонкий шар прозорого полімеру, після чого спеціальною протиранням поверхні надається рельєф — найтонші борозенки в одному напрямку. Витягнуті молекули кристалів в шарі, безпосередньо соприкасающемся з поверхнею, орієнтуються вздовж рельєфу, міжмолекулярні сили змушують всі інші молекули приймати таку ж орієнтацію. Якщо створити у зразку електричне поле, енергія рідких кристалів у цьому полі буде залежати від положення молекул відносно напрямку поля. У разі, якщо положення молекул не відповідає мінімальній енергії, відбудеться їх поворот на відповідний кут. У матеріалі з позитивним значенням діелектричної проникності (додатною діелектричною анізотропією) молекули будуть прагнути повернутися вздовж напрямку електричного поля, у матеріалі з від’ємною діелектричною анізотропією — поперек напрямку поля. Кут повороту, відповідно, буде залежати від прикладеної напруги.

Нехай матеріал у зразку має позитивну діелектричну анізотропію, напрям електричного поля перпендикулярно вихідної орієнтації молекул (рис.2). При подачі напруги молекули будуть прагнути повернутися уздовж поля. Але вони спочатку зорієнтовані по рельєфу внутрішніх поверхонь зразка, створених протиранням та пов’язані з ними досить значним зчепленням. Як наслідок, при зміні орієнтації директора виникатимуть крутні моменти зворотного напрямку. Поки поле досить слабке, сили пружності утримують молекули у незмінному стані. При збільшенні напруги, починаючи з деякого значення Ec, орієнтаційні сили електричного поля перевищують сили пружності, і починає відбуватися поворот молекул. Ця переорієнтація під впливом поля носить назву переходу Фредерікса. Перехід Фредерікса є фундаментальним для організації управління рідкими кристалами, на ньому грунтується принцип роботи всіх РК-панелей.

Рис.2. Перехід Фредерікса для молекул РК з додатною діелектричною анізотропією

Утворюється працездатний механізм: — з одного боку, електричне поле буде змушувати молекули рідких кристалів повертатися на потрібний кут (в залежності від значення прикладеної напруги); — з іншого боку, пружні сили, викликані міжмолекулярними зв’язками, прагнутимуть повернути вихідну орієнтацію директора при скиданні напруги.

Якщо початкова орієнтація директора і напряму електричного поля не строго перпендикулярні, то граничне значення поля Ec знижується, завдяки чому стає можливим впливати на стан молекул значно меншим полем.

У цьому місці доведеться трохи відволіктися від рідких кристалів, для того, щоб пояснити поняття «поляризація світла» і «площина поляризації» — без них подальший виклад буде неможливо.

Світло можна представити, як поперечну електромагнітну хвилю, електрична і магнітна складові якої коливаються у взаємно перпендикулярних площинах (рис.3).

Рис.3. Електромагнітна хвиля

Далі для простоти буде згадуватися тільки напрямок вектора E, оскільки напрям вектора H однозначно визначається.

Природне світло (званий також природно поляризованим або неполяризованим) містить коливання вектора E, рівноймовірні у всіх напрямках, перпендикулярних вектору k (рис.4).

Рис.4. Напрямок коливання вектора E в природному і поляризованому світлі

Частково поляризоване світло має переважне напрям коливання вектора E. У частково поляризованого світла в полі світлової хвилі амплітуда проекції Е на одне з взаємно перпендикулярних напрямків завжди більше, ніж на інше. Відношення між цими амплітудами визначає ступінь поляризації.

Лінійно поляризоване світло — це світло, що має єдиний напрямок вектора E для всіх хвиль. Поняття лінійно поляризованого світла є абстрактним. На практиці, говорячи про лінійно поляризованому світлі, зазвичай мають на увазі частково поляризоване світло з високим ступенем поляризації.

Площина, у якій лежать вектор E і вектор напрямку хвилі k, називається площиною поляризації.

Тепер повернемося до РК.

Другим після діелектричної анізотропії найважливішим фізичним властивістю рідких кристалів, які використовуються для управління світловим потоком через них, є оптична анізотропія. Рідкі кристали мають різні значення коефіцієнта заломлення світла для паралельного і перпендикулярного директору напрямку поширення. Тобто, швидкість поширення світлового променя паралельно або перпендикулярно директорові буде різною — при більш високому коефіцієнті вона, як відомо, буде нижче. Оптична анізотропия або анізотропія коефіцієнта заломлення є різниця між двома коефіцієнтами:

Δn = n|| + n⊥ де n|| — коефіцієнт заломлення для площини поляризації, паралельної директору; n⊥ — коефіцієнт заломлення для площини поляризації, перпендикулярній директору.

Присутність в матеріалі двох різних значень n|| і n⊥ викликає ефект подвійного променезаломлення. Коли світло потрапляє в двулучепреломляющий матеріал, яким є нематик, відбувається розподіл електричного польового компонента світлової хвилі на два векторних компонента — вібруючий в «швидкої» осі і вібруючий в «повільної» осі. Ці компоненти мають назву відповідно звичайного (ordinary) і незвичайного (extraordinary) променів. Напрямки поляризації звичайного і незвичайного променів взаємно ортогональны. А наявність в матеріалі «швидкої» і «повільної» осей обумовлено тим, про що говорилося вище — різними коефіцієнтами заломлення для променів, що розповсюджуються відповідно паралельно або перпендикулярно напрямку директора.

На рис.5 показано поширення хвиль вздовж «швидкої» і «повільної» осей. Потрібно підкреслити, що вісь в даному випадку — це не фіксована пряма, а напрямок площині, в якій відбуваються коливання хвилі.

Рис.5. Обертання площини поляризації

Оскільки фазові швидкості звичайного і незвичайного променя різні, різниця їх фаз буде змінюватися по мірі поширення хвилі. Зміна різниці фаз цих ортогональних компонентів викликає зміна напрямку поляризації світлової хвилі. На малюнку для наочності сума ортогональних компонентів представлена результуючим вектором Er. Можна бачити, що по мірі розповсюдження хвилі відбувається обертання напряму вектора Er. Таким чином, додавання хвиль на виході з двулучепреломляющего матеріалу дасть хвилю зі зміненим відносно вихідного напрямком поляризації.

Кут повороту площини поляризації буде залежати від орієнтації молекул в матеріалі.

Конструкція панелі

Існує декілька технологій РК-панелей. Для ілюстрації конструкції в даному випадку приведена TN, як найбільш поширена (рис.6).

Всі рідкокристалічні панелі для моніторів є трансмісивними — зображення в них формується за рахунок перетворення світлового потоку від розташованого ззаду джерела. Модуляція світлового потоку здійснюється за рахунок оптичної активності рідких кристалів (їх здатності обертати площину поляризації проходить світла). Реалізується це наступним чином. При проходженні через перший поляризатор світло від ламп підсвічування стає лінійно поляризованим. Далі він прямує через шар рідких кристалів, укладений в просторі між двома стеклами. Положення молекул РК в кожній клітинці панелі регулюється електричним полем, створюваним за рахунок подачі напруги на електроди. Від положення молекул залежить поворот площини поляризації прохідного світла. Таким чином, за рахунок подачі на комірки потрібного значення напруги відбувається керування поворотом площини поляризації.

Для доставки напруги до субпикселю служать вертикальні (data line) і горизонтальні (gate line) лінії даних, що представляють собою металеві струмопровідні доріжки, нанесені на внутрішню (найближчу до модулю модсветки) скляну підкладку. Електричне поле, як вже зазначалося, створюється напругою на електродах — загальному і піксельному. Напруга використовується змінна, оскільки застосування постійної напруги викликає взаємодія іонів з матеріалом електродів, порушення впорядкованості розташування молекул РК-матеріалу, та призводить до деградації осередку. Тонкоплівковий транзистор грає роль перемикача, який замикається при виборі адреси необхідної комірки на лінії сканування, дозволяє «записати» необхідне значення напруги і по закінченні циклу сканування знову розмикається, дозволяючи зберігати заряд протягом деякого періоду часу. Зарядка відбувається протягом часу T = Tf /n, де Tf — час виведення кадру на екран (наприклад, при частоті оновлення 60 Гц час виведення кадру становить 1 / 60 = 16.7 мс), n — кількість рядків панелі (наприклад, 1024 панелей з фізичною роздільною здатністю 1280х1024). Однак, власної ємності рідкокристалічного матеріалу недостатньо для збереження заряду в інтервалі між циклами оновлення, що має вести до спаду напруги і, як наслідок, зниження контрастності. Тому, крім транзистора, кожна клітинка оснащується запам’ятовуючим конденсатором, який також заряджається при відкритті транзистора і допомагає компенсувати втрати напруги до початку чергового циклу сканування.

Вертикальні і горизонтальні лінії даних за допомогою підклеєних плоских гнучких шлейфів з’єднані з керуючими мікросхемами панелі – драйверами, відповідно столбцовым (source driver) і рядковим (gate driver), які обробляють надходить з контролера цифровий сигнал і формують відповідну отриманим даним напруга для кожної комірки.

Рис.6. Рідкокристалічна панель TN в розрізі

Після шару рідких кристалів розташовані колірні фільтри, нанесені на внутрішню поверхню скла панелі і служашие для формування кольорової картинки. Використовується звичайний триколірний адитивний синтез: кольори утворюються в результаті оптичного змішування випромінювань трьох базових кольорів (червоного, зеленого і синього). Комірка (піксель) являє собою три роздільних елемента (субпікселя), кожному з яких відповідав розташований над ним кольоровий фільтр червоного, зеленого або синього кольору, комбінаціями з 256 можливих значень тону для кожного субпікселя можна отримати до 16,77 мільйонів кольорів пікселів.

Структура панелі (металеві вертикальні і горизонтальні лінії даних, тонкоплівкові транзистори) і прикордонні області осередків, де порушена орієнтація молекул, повинні бути сховані під непрозорим матеріалом, щоб уникнути небажаних оптичних ефектів. Для цього застосовується так звана чорна матриця (black matrix), яка нагадує тонку сітку, що заповнює проміжки між окремими кольоровими фільтрами. В якості матеріалу для чорної матриці використовується хром або чорні смоли.

Завершальну роль у формуванні картинки грає другий поляризатор, який часто називають аналізатором. Його напрямок поляризації зміщене відносно першого на 90 градусів. Щоб уявити призначення аналізатора, можна умовно видалити його з поверхні підключеної панелі. У цьому випадку ми побачимо все субпиксели максимально освітленими, тобто рівну білу заливку екрану незалежно від виведеної на нього картинки. Від того, що світ став поляризованим, і площина його поляризації обертається кожною клітинкою по-різному, в залежності від прикладеної до неї напруги, для наших очей поки нічого не змінилося. Функція аналізатора як раз і полягає у відсіканні потрібних компонентів хвиль, що дозволяє побачити на виході потрібний результат.

Тепер про те, як це відсікання потрібних компонентів відбувається. Візьмемо для прикладу поляризатор з вертикальним напрямком поляризації, тобто пропускає хвилі, орієнтовані у вертикальній площині.

Рис.7. Проходження світлової хвилі через поляризатор

На рис.7 показана хвиля, що поширюється в площині, що лежить під деяким кутом відносно вертикального напрямку поляризації. Вектор електричного поля падаючої хвилі можна розкласти на дві взаємно перпендикулярних складових: паралельну оптичної осі поляризатора і перпендикулярну їй. Перша складова, паралельна оптичній осі, що проходить, друга (перпендикулярна) блокується.

Звідси очевидні два крайніх положення: — хвиля, що розповсюджується в строго вертикальної площині, буде пропускатися без змін; — хвиля, що розповсюджується в горизонтальній площині, буде блокуватися, як не має вертикальної складової.

Ці два крайніх положення відповідають повністю відкритого і повністю закритого положення комірки.

Підсумуємо:

  • Для максимально повного блокування минаючого світла коміркою (субпикселем) потрібно, щоб площина поляризації світла була ортогональна площини пропускання аналізатора (напрямом поляризації);
  • Для максимального пропускання світла коміркою площина його поляризації повинна збігатися з напрямком поляризації;
  • Плавно регулюючи напругу, що подається на електроди комірки, можна керувати положенням молекул рідких кристалів і, як наслідок, поворотом площини поляризації прохідного світла. І тим самим змінювати кількість пропускається світла коміркою.

Так як кут повороту площини поляризації залежить від відстані, пройденого світлом в шарі рідких кристалів, цей шар повинен мати строго витриману товщину по всій панелі. Для підтримки рівномірності відстані між стеклами (з усієї нанесеною на них структурою) застосовуються спеціальні розпірки (spacers).

Найпростішим варіантом є так звані кулькові розпірки (ball spacers). Вони являють собою прозорі полімерні або скляні кульки певного діаметра і наносяться на внутрішню структуру скла шляхом розпилення. Відповідно, вони розташовуються хаотично по всій площі комірки і їх наявність негативно впливає на її однорідність, так як розпірка служить центром для дефектної області та безпосередньо біля неї молекули орієнтуються неправильно.

Рис.8. Кулькові розпірки і розпірки колонного типу

Застосовується інша технологія – розпірки колонного типу (column spacer, photo spacer, post spacer). Розташовуються такі прилади з фотографічною точністю під чорною матрицею (рис.8). Переваги такої технології очевидні: підвищення контрастності за рахунок відсутності світлових біля витоків розпірок, більш точний контроль однорідності зазору за рахунок упорядкованого розташування розпірок, підвищення жорсткості панелі і відсутність мерехтіння при натискуванні на поверхню.

Панель TN, конструкція якої була приведена на рис.6, є найбільш недорогий у виробництві, що визначає її домінування на ринку масових моніторів. Крім неї існує ще кілька технологій, що розрізняються розташуванням, конфігурацією і матеріалом електродів, орієнтацією поляризаторів, використовуваними РК-мікстурами, вихідної орієнтацією директора в рідкокристалічному матеріалі і т. д. Відповідно вихідної орієнтації директора всі існуючі технології можна розділити на дві групи:

1. Планарна орієнтація

Сюди відносяться всі IPS-технології (S-IPS, SA-SFT та ін), а також FFS (в даний час — AFFS), розроблена і просувається компанією Boe HyDis. Молекули вирівнюються горизонтально, паралельно основи підкладок, у напрямку, заданому протиранням, верхня і нижня підкладки протерті в одному напрямку. Всі електроди, як піксельні, так і загальні, знаходяться на одній скляній підкладці панелі — внутрішньої, разом з лініями даних і транзисторами. В IPS-технології піксельні і загальні електроди розташовані паралельно, чергуючись одна з одною (рис.9). Силові лінії поля проходять горизонтально, а під деяким кутом відносно напрямку протирання. Тому при подачі напруги молекули, що мають у даному випадку додатною діелектричною анізотропією, прагнучи вишикуватися по напрямку прикладеного поля, повертаються в тій же площині на кут, що залежить від його (поля) напруженості. У разі FFS загальний електрод розташований під піксельною — при такій конструкції прикладена до електродів напруга утворює електричне поле, що має як горизонтальну, так і вертикальну складові. Якщо для IPS в наведених на рис.9 координатних осях поле можна охарактеризувати як Ey, то для FFS відповідні значення будуть виглядати як Ey і Ez. Таке розташування силових ліній поля дозволяє використовувати РК-матеріали як з позитивної, так і з від’ємною діелектричною анізотропією. Поворот молекул, аналогічно IPS, відбувається в тій же площині по напрямку горизонтальної складової поля, але при цьому з-за меншої кількості прикордонних зон повертається значно більша кількість молекул, що дозволяє звузити ширину решітки чорної матриці і досягти більш високого відносини апертури панелі.

Рис.9. Технології IPS і FFS

Одним з основних плюсів технологій з планарною орієнтацією директора є вкрай незначний колірний зсув (color shift) палітри при зміні кута огляду. Ця стабільність пояснюється конфігурацією спіралі, утвореною молекулами рідкокристалічного матеріалу під дією поля, яка в даному випадку має симетричну форму. На рис.9 схематично показано положення РК-молекул при вступі напруги на електроди — очевидно, що максимальний кут повороту досягається в середніх шарах. Така неоднорідність зумовлена тим, що, як уже говорилося, орієнтація молекул в потрібному напрямку паралельно основи підкладок отримана за рахунок попередньої обробки (протирання) поверхонь. Тому рухливість молекул безпосередньо межує з підкладкою шарі обмежується рельєфом підкладки, а наступних близлежайших шарах — міжмолекулярними силами. У результаті під дією поля молекули утворюють спіраль, що нагадує форму стрічки із зафіксованими в одній площині кінцями і поверненою центральною частиною. Існує поняття оптичного шляху, що залежить від коефіцієнта заломлення середовища, в якому розповсюджується промінь і результуючого фазового набігу за напрямом його проходження. Світлові промені, що проходять через шар рідких кристалів, мають різну довжину оптичного шляху в залежності від кута проходження. Симетрична форма спіралі молекул дозволяє отримати для кожного рівня сірого точне додаток довжини оптичного шляху в своїх верхньої і нижньої половинки, наслідком є практично повна відсутність залежності відображуваних відтінків від кутів огляду. Завдяки такій властивості, IPS-панелі використовуються в переважній більшості моніторів, орієнтованих на роботу з графікою.

При проходженні світлової хвилі напрямок врашения результуючого вектора (див. рис.5) частково повторює форму вигину спіралі, утвореною молекулами. Тому обертання площини поляризації при проходженні хвилі через першу частину РК-матеріалу відбувається в одному напрямку, а через другу — в протилежному. Різне, в залежності від прикладеної напруги, запізнювання по фазі одного з компонентів хвилі призводить до того, що напрямок результуючого вектора Er на виході з шару рідких кристалів відрізняється від вихідного, це дозволяє певної частини світлового потоку пройти через аналізатор. Світлопропускні площині поляризатора і аналізатора, як і у всіх інших технологіях зміщені відносно один одного на кут 90 градусів.

У всіх випускаються в даний час варіаціях (S-IPS, AFFS, SA-SFT) використовується 2-доменна конструкція осередку. Для цього застосовуються електроди зигзагоподібної форми, які викликають поворот молекул в двох напрямках. Початкові версії, позначалися як просто «IPS» і «FFS», без приставок «Super» і «Advanced», були монодоменными, тому мали колірний зсув та менші кути огляду (від 140/140 по падінню контрастності до 10:1 у перших IPS).

До планарної орієнтації зазвичай зараховується і твіст-орієнтація (або закручена орієнтація). Вирівнювання молекул уздовж підстави підкладок у цьому випадку також досягається протиранням поверхонь, з тією різницею, що напрями протирання верхній і нижній підкладок зміщені один щодо одного. В результаті такого вирівнювання в нематическом матеріалі директор утворює спіраль, що нагадує холестерическую, для правильного формування спіралі в ЖК-мікстуру застосовуються спеціальні добавки з вмістом хіральних молекул. Твіст-орієнтація використовується найбільш широко поширеною TN (або TN+Film) технології. Описувати та ілюструвати конструкцію TN тут не має сенсу, це неодноразово зроблено в численних матеріалах на аналогічні теми — можна сказати, що вона добре відома.

2. Гомеотропная орієнтація

До цієї групи належать MVA і PVA. Директор орієнтований перпендикулярно основі скляної підкладки, це досягається застосуванням в покритті підкладки поверхнево-активних речовин. Загальні і піксельні електроди розташовані на протилежних підкладках, поле орієнтований вертикально. Тут використовуються рідкокристалічні матеріали з від’ємною діелектричною анізотропією, тому прикладена напруга викликає поворот молекул РК проти силових ліній поля. MVA відрізняється наявністю мікроскопічних поздовжніх виступів (protrusion) для преднаклона молекул на верхній, або на обох підкладках, тому вертикального вирівнювання не є повним. Молекули, вирівнюючись із цим виступам отримують невеликий преднаклон, що дозволяє задати для кожної області (домену) осередки певний напрямок, в якому буде відбуватися поворот молекул під впливом поля. У PVA такі виступи відсутні і у відсутність напруги директор орієнтований строго перпендикулярно поверхні, а піксельний і загальний електроди зміщені одна щодо одної так, що створюється поле не строго вертикально, а містить похилий компонент (рис.10).

Рис.10. Технологією MVA і PVA

До технологій з гомеотропной орієнтацією директора відноситься також ASV, розроблена компанією Sharp. В межах субпікселя тут розташовується декілька піксельних електродів, що мають форму квадратів з округленими краями. Основні принципи ті ж: загальний електрод розташований на протилежній підкладці, молекули в відсутність поля орієнтовані вертикально, використовуються рідкокристалічні матеріали з від’ємною діелектричною анізотропією. Створюється поле має виражений похилий компонент і молекули, повертаючись проти напрямку поля, створюють структуру, напрямок директора в якій нагадує форму парасольки з центром у середині піксельного електрода.

Існує також поділ РК-модулів за типами залежно від стану осередків у відсутність напруги. Нормально білими (normally white) називаються панелі, у яких при нульовому напрузі на осередках вони повністю відкриті — відповідно, на екрані відтворюється білий колір. Нормально білими є всі панелі, виготовлені за технологією TN. Панелі, які блокують проходження світла при відсутності напруги, відносяться до нормально чорним (normally black), до цього типу належать усі інші технології.

Модуль підсвічування

Крізь тіло панелі (поляризатори, електроди, цветофильтры тощо) проходить лише незначна частина первинного світлового потоку від ламп підсвічування, не більше 3%. Тому власна яскравість модуля підсвічування повинна бути досить значною — як правило, застосовуються лампи мають яскравість понад 30000 кд/кв. м.

Для підсвічування застосовуються CCFL — флуоресцентні лампи з холодним катодом. CCFL-лампа являє собою запечатану скляну тубу, наповнений інертним газом з невеликою домішкою ртуті (рис.11). Катоди в даному випадку є рівноправними електродами, так як для живлення використовується змінний струм. У порівнянні з лампами з накаливаемым (гарячим) катодом, електроди у CCFL мають іншу будову і більший розмір. Робоча температура катода істотно відрізняється: 80-150 проти приблизно 900 o c у ламп з гарячим катодом, при температурі близькою самої лампи — 30-75oC і 40oC відповідно. Робоча напруга для CCFL становить 600-900, пусковий напруга — 900-1600 В (цифри досить умовні, так як спектр застосовуваних ламп дуже широкий). Освіта світла відбувається при іонізації газу, а необхідною умовою її виникнення лампи з холодним катодом є висока напруга. Тому для запуску такої лампи потрібно на кілька сотень мікросекунд подати на електроди напруга, що значно перевищує робоче. Прикладена висока змінна напруга викликає іонізацію газу і пробій зазору між електродами виникає розряд.

Пробій розрядного проміжку відбувається з наступних причин. У звичайних умовах наповнює лампу газ є діелектриком. При появі електричного поля невелика кількість іонів та електронів, завжди присутнє в обсязі газу, приходить в рух. Якщо подати на електроди досить висока напруга, електричне поле повідомляє іонам настільки високу швидкість, що при зіткненні з нейтральними молекулами відбувається вибивання з них електронів і утворення іонів. Знову утворилися електрони та іони, рухаючись під впливом поля, також вступають у процес іонізації, процес приймає лавиноподібний характер. Після того, як іони починають отримувати достатню енергію, щоб вибивати електрони ударами про катод, виникає самостійний розряд. На відміну від ламп з гарячим катодом, де розряд є дуговим, тип розряду в CCFL — тліючий.

Рис.11. Пристрій CCFL

Підтримання розряду відбувається за рахунок так званого катодного падіння потенціалу. Основна частина падіння потенціалу (напруги) в розряді припадає на прикатодную область. Іони

18.11.2016

Написати коментар