Ekrany ferroelektryczne i inne...

Dzięki odkryciu z 1975 r. powstały ekrany ferroelektryczne (FLCD)- szczególne zaangażowanie w tej technologii wykazują Canon i CRL. Wykorzystywany jest fakt, że ferroelektryki są materiałami dwustabilnymi, czyli pozostają w jednym z dwu położeń dopóki przyłożone napięcie nie spowoduje zmiany położenia. W FLCD znajduje się mieszanka różnych substancji ciekłokrystalicznych z których większość zawiera fluor, wciśnięta między dwa szkła leżące w odstępie 1,5 mikrona (z dokładnością do 0,5 mikrona). Kolory uzyskuje się przez technikę dodawania filtrów o trzech barwach. Ponieważ wymagane jest przyłożenie napięcia do zmiany położenia molekuł, zatem obraz raz powstały może trwać długo w nie zmienionym stanie, bez dopływu energii z zewnątrz. Pierwszy raz zademonstrowano ekran FLCD w 1985 r. (Seiko). Był to ekran barwny, 10", 640x400 pikseli. Od tej pory systematycznie prezentowane są ekrany wykonane tą technologią, np. ostatnio Canon zademonstrował 21" kolorowy (64 barwy) ekran 1280x1024 piksele oraz -4" monochromatyczny (1280x1024) z 16-stopniową skalą szarości.

Ekrany FLCD charakteryzują się bardzo niskim zużyciem prądu i szerokim kątem, pod którym obraz jest dobrze widoczny, jednakże są stosunkowo nieodporne na uszkodzenia mechaniczne.

Epilog?

Wytwórcy ekranów płaskich, lekkich i energooszczędnych nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa. Poszukiwania trwają i w zakresie materii i w rozwiązaniach technicznych - np. Motif, jiint venture Motoroli i In Focus Systems przedstawił 5" ekran, w którym technika pobudzania pikseli zaczerpnięta z AM-LCD dołączona została do konstrukcji passive matrix.

Ale nie ekscytujmy się za bardzo - ekrany CRT długo jeszcze będą podstawą naszej wizualnej komunikacji z komputerem.

* tylko w próżni prędkość światła jest stała we wszystkich kierunkach i wynosi ok. 300 tys. km/s. W ośrodkach materialnych jest mniejsza.

Słowniczek zjawisk ciekłokrystalicznych

Zasada działania ekranów notebookowych jest znacznie bardziej skomplikowana niż to ma miejsce w przypadku monitorów ekranów klasycznych CRT (Cathode Ray Tube). Poza tym w notebookach panuje znacznie większa różnorodność technik. Dlatego zanim przystąpimy do opisu ekranów ciekłokrystalicznych LCD (Liquid Crystal Display) przedstawiamy podstawowy słowniczek zjawisk wykorzystywanych w tych konstrukcjach.

active matrix (AM) - typ ekranu, w którym odpowiedzialność za włączenie/wyłączenie pikseli ponosi matryca elementów czynnych; w przeważającej części matrycę aktywną stanowi sieć tranzystorów, gdzie każdemu punktowi ekranu odpowiada właściwy, mikroskopijny tranzystor; w technice MIM miejsce tranzystora zajmuje dioda. Technologia tworzenia matrycy aktywnej - tzw. technika cienkiego filmu - dała podstawy do innej nazwy tego typu ekranów: TFT (thin film transistor).

anizotropia - wykazywanie różnych makroskopowych własności fizycznych - np. elektrycznych, magnetycznych, mechanicznych, optycznych - w zależności od kierunku działania bodźca.

ciekły kryształ - ciecz charakteryzująca się anizotropią oraz wewnętrznym uporządkowaniem cząsteczek. Biorąc pod uwagę strukturę cząsteczkową wyróżnia się 3 typy ciekłych kryształow:

- nematyki - cząsteczki ciekłego kryształu są uporządkowane wzajemnie rownolegle (względem swych długich osi);

- smektyki - dodatkową cechą jest uporządkowanie molekuł w warstwy;

- nematyki chiralne zw. cholesterolowymi - cechą dodatkową jest śrubowe skręcenie długich osi molekuł w kolejnych warstwach; po ok. 1000 warstw cząsteczki są równoległe do pierwszej warstwy.

W konstrukcji ekranow ciekłokrystalicznych wykorzystywane są tylko nematyki.

Angielski termin 'nematic' (igiełkowy, nitkowaty) opisuje natomiast typowy, wydłużony kształt molekuły ciekłego kryształu.

czas reakcji na wprowadzony sygnał - zależny od konstrukcji ekranu; ekrany passive matrix (takie jak TN, STN, DSTN) wykazują wolniejszą reakcję niż active matrix (TFT). W testowych zastosowaniach na PC zazwyczaj zadowala czas 250-500 milisekund (msec). Podczas używania myszki potrzeba co najmniej 175 msec aby uniknąć rozmazań na ekranie. Dla animacji wymagany jest czas ok. 125 msec, do zastosowań wideo w czasie rzeczywistym 50 msec lub mniej - i dlatego tylko ekrany TFT mogą być wykorzystywane w tym celu, gdyż czas ich reakcji to 30-50 msec. Natomiast ekrany ferroelektryczne (FLCD) mają czas reakcji mierzony w mikrosekundach (niektóre - ok. 10 mikrosek.)

dichroizm - występowanie w ciekłych kryształach jednoosiowych dwu barw, spowodowane różnym pochłanianiem promieni o różnej długości fali, zależnym od kierunku drgań spolaryzowanego światła, które przechodzi przez kryształ. dwójłomność - różna wartość współczynnika załmania dla promieni o polaryzacji równoległej i prostopadłej do osi optycznej kryształu.

jasność - zależna od konstrukcji ekranu i sposobu jego podświetlenia. W większości środowisk wystarcza jasność ok. 25 kandeli na metr kwadratowy (cd/m2). Niektóre TFT wykazują jasnośi do 80 cd/m2.

kontrast - w ekranach o wysokiej rozdzielczości kontrast może byi w zakresie od 10:1 do 100:1. W przeważającej większości wypadków dla oka ludzkiego wystarczający jest kontrast 7:1. Powyżej 20:1 człowiek nie dostrzega prawie żadnej różnicy.

oś optyczna cząstki ciekłego kryształu - kierunek w którym nie są obserwowane zjawiska wywołane przez dwójłomność, zazwyczaj jest to długa oś nematyka.