O technologii i rynku wyświetlaczy LCD TFT

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne LCD (Liquid Crystal Display) należą do podstawowych elementów komputerów przenośnych, bez których trudno sobie wyobrazić możliwość powstania ogromnego rynku notebooków.

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne LCD (Liquid Crystal Display) należą do podstawowych elementów komputerów przenośnych, bez których trudno sobie wyobrazić możliwość powstania ogromnego rynku .

Ciekłe kryształy

Ciekłe kryształy odkrył austriacki botanik Rheinitzer w 1888 r., ale dopiero w 1963 r. Amerykanin Wiliams ustalił, że światło przechodzące przez kryształ zmienia swoje właściwości zależnie od wielkości przyłożonego potencjału. Pięć lat później pracownicy amerykańskiej firmy RCA zbudowali pierwszy wyświetlacz na ciekłych kryształach. Użyty materiał, który pełnił rolę ciekłego kryształu, nie zachowywał się zbyt stabilnie - dopiero po odkryciu na uniwersytecie w Hull w Wlk. Brytanii organicznego materiału biphenyl, japońska firma Sharp w 1973 r. wprowadziła na rynek pierwszy kalkulator z wyświetlaczem na ciekłych kryształach.

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne LCD są urządzeniami "biernymi". Same nie emitują światła, a jedynie wpływają na strumień światła, które przez nie przechodzi. Ciekłe kryształy są materiałami organicznymi, które mogą przybierać trzy stany skupienia. Są to: stan krystaliczny (lód w niskiej temperaturze), stan izotropowy (woda w stanie ciekłym) i stan pośredni - tzw. Nematic, w którym molekuły materii mają zarówno właściwości krystaliczne, jak i izotropowe. Toteż poniżej - 50ĄC wyświetlacze z ciekłych kryształów przestają pracować. Ciekły kryształ jest zwykle umieszczony między dwoma cienkimi ograniczającymi go płaszczyznami szklanymi. Promień świetlny po przejściu przez taką "kanapkę" zmienia płaszczyznę polaryzacji. Przyłożenie pola elektrycznego zmienia porządek ułożenia molekuł ciekłego kryształu. Jeśli wszystkie są ułożone zgodnie z liniami sił pola, to polaryzacja światła przechodzącego przez warstwy nie ulega zmianie. Wystarczy więc dodać na zewnątrz ciekłego kryształu warstwy polaryzujące światło w kierunkach prostopadłych, aby światło:

  • swobodnie przechodziło tam, gdzie nie ma przyłożonego napięcia. Ciekły kryształ skręca wówczas na płaszczyznę polaryzacji promieni, co pozwala na ich przejście przez drugi polaryzator.

  • tam gdzie jest przyłożone napięcie elektryczne, kryształ nie skręca polaryzacji światła i zostaje ono zatrzymane przez drugi polaryzator. Obszar ten jest wówczas nieprzezroczysty.

    Podstawową technologią sterowania przepływem światła przez mozaikę kolorowych filtrów nałożonych na tafle szklane, między którymi znajduje się ciekły kryształ, jest tzw. technologia TFT (Thin Film Transistor), określana również jako aktywna matryca TFT. Sprowadza się ona do tego, że na powierzchnię ekranu LCD nakłada się z dużą precyzją sieć elementów elektronicznych, które sterują pracą każdego piksela.

    Technologia TFT

    Największym problemem, który hamował rozwój produkcji dużych wyświetlaczy LCD, była niewielka wydajność wytwarzania matryc TFT. Bardzo trudno jest nałożyć na powierzchnię obszaru o 14" przekątnej prawie 2 mln tranzystorów z amorficznego krzemu sterujących pikselami LCD. Wystarczy kilka wadliwych tranzystorów, aby ekran nadawał się do wyrzucenia. Coraz większe zapotrzebowanie na kosztowne początkowo ekrany TFT LCD spowodowało wzrost inwestycji w ulepszanie tej technologii. Był nawet taki czas, że po opracowaniu i uruchomieniu nowych linii produkcyjnych dla wyświetlaczy 12", stały się one tańsze niż produkowane na mniej zaawansowanych liniach produkcyjnych mniejsze wyświetlacze 10". Obecnie produkowane są już ekrany 20", tylko kilka razy droższe (5-6-krotnie) od klasycznych monitorów CRT. Prawdopodobnie z chwilą gdy wyświetlacze LCD znajdą zastosowanie w odbiornikach telewizyjnych (które można będzie zawiesić na ścianie, jak obraz), będzie to oznaczało koniec monitorów opartych na klasycznych, elektronowych lampach kineskopowych.

    Niedawny kryzys kapitałowy na rynkach azjatyckich, który spowodował znaczny spadek wartości tamtejszych walut w stosunku do dolara amerykańskiego może wpłynąć na znaczne obniżenie cen wyświetlaczy LCD. Wynika to stąd, że większość fabryk wytwarzających te urządzenia znajduje się właśnie w tym regionie.