8. Конструкція та принципи дії рк-моніторів: перехід Фредерікса.

В неограниченном жидком кристалле (ЖК) в отсутствие внешних полей длинные оси

молекул ориентированы преимущественно в одном направлении, характеризуемом еди-

ничным вектором n, который принято называть директором. В образце жидкого кристал-

ла из-за ограничивающих поверхностей или внешних силовых полей можно наблюдать

искажение ориентационной структуры ЖК. Один из наиболее важный эффектов, связан-

ный с искажением упорядочения в ЖК и используемый в многочисленных устройствах

отображения информации, носит название перехода Фредерикса. Он представляет собой

деформацию однородной структуры слоя жидкого кристалла под действием приложенных

к нему силовых полей (рис. 1).

Рис. 1. Переход Фредерикса в магнитном поле H

Этот переход характеризуется конкуренцией поверхностных сил, ориентирующих жид-

кий кристалл на границе слоя, сил ориентационной упругости и внешних силовых полей,

таких как магнитное или электрическое. Переход Фредерикса имеет пороговый характер,

т.е. происходит в полях выше некоторого критического значения Hc. Помимо многочислен-

ных практических приложений в устройствах отображения информации, его используют

для определения упругих постоянных ЖК при исследовании деформаций, обусловлен-

ных внешними силовыми полями. Впервые экспериментально его наблюдал и изучил в

30-х годах советский физик Фредерикс, поэтому сейчас этот эффект принято называть

переходом Фредерикса. Чтобы изменить ориентацию жидкокристаллического образца тре-

буются достаточно большие магнитные поля, например, для слоев толщиной ∼ 100 мкм

необходимы поля напряженностью ∼ 100 Э. Возможность управлять ориентацией с по-

мощью более слабых магнитных полей появляется, если внедрить в жидкий кристалл

вытянутые частицы ферромагнетика, как это впервые предложили Брошар и де Жен.

Полученная таким образом суспензия анизометричных магнитных частиц в нематических

жидких кристаллах, называемая ферронематиком (ФН), обладает более высокой чувстви-

тельностью к внешнему магнитному полю. Благодаря ориентационной связи магнитных

1

частиц с жидкокристаллической матрицей даже небольшая концентрация феррочастиц

позволяет увеличить магнитную восприимчивость таких суспензий на несколько поряд-

ков по сравнению с чистыми жидкими кристаллами.

9. Конструкція та принципи дії рк-моніторів: tn технологія.

Технология изготовления TN

Исторически первой технологией изготовления LCD-дисплеев была т.н. технология Twisted Nematic (TN). Название произошло из-за того, что в выключенном состоянии кристаллы в ячейках образовывали спираль. Эффект возникал в результате размещения кристаллов между выравнивающими панелями с бороздками, направленными перпендикулярно друг другу. При приложении электрического поля все кристаллы выстраивались одинаково, т.е. спираль распрямлялась, а при снятии кристаллы вновь стремились ориентироваться вдоль бороздок.

У TN-дисплеев было несколько существенных недостатков:

- во-первых, естественным состоянием дисплея, когда кристаллы образуют спираль, было прозрачное, т.е. она пропускала свет. Благодаря этому, при выходе из строя одного из тонкопленочных транзисторов свет беспрепятственно выходил наружу, образуя весьма заметную постоянно горящую точку; - во-вторых, развернуть все жидкие кристаллы перпендикулярно фильтру оказалось практически невозможно, поэтому контрастность таких дисплеев оставляла желать лучшего, а уровень черного мог превышать 2 кд/м2 . Такой цвет выглядел как темно-серый, но отнюдь не как черный; - в-третьих, низкая скорость реакции, первые дисплеи имели время отклика около 50 мс. Впрочем, второй и третий недостатки удалось преодолеть с внедрением технологии Super Twisted Nematic (STN), которая позволила уменьшить время отклика до 30 мс. - в-четвертых, маленькие углы обзора, всего около 90°. Однако нанесение на поверхность экрана полимерной пленки с большим показателем преломления позволило расширить углы обзора до 120-160° без существенного изменения технологии. Такие дисплеи получили название TN+Film.