+ All Categories
Home > Documents > Cristale lichide-referat

Cristale lichide-referat

Date post: 15-Nov-2015
Category:
Upload: daniela-tudor
View: 295 times
Download: 12 times
Share this document with a friend
Description:
Informatii despre cristalele lichide
13
CRISTALELE LICHIDE. ECRANELE CU CRISTALE LICHIDE Nume : Tudor Andreea-Daniela Grupa: 414D Facultatea de Electronica,Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei
Transcript
  • CRISTALELE LICHIDE. ECRANELE CU CRISTALE LICHIDE

    Nume: Tudor Andreea-Daniela

    Grupa: 414D

    Facultatea de Electronica,Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

  • CUPRINS

    1.Descoperirea cristalelor lichidepag 1

    2.Ce sunt cristalele lichide....pag 1

    3.Utilizarea cristalelor lichide in electronica..pag 2

    4.Proprietati ale cristalelor lichide..pag 3

    5.Functionarea ecranelor cu cristale lichide......pag 5

    6.Tipuri de ecrane LCD...pag 7

    7.Factori importanti in analizarea ecranelor LCDpag 9

    8.Directii in dezvoltarea ecranelor LCD.Curiozitati.pag 10

  • 1.Descoperirea cristalelor lichide

    In anul 1873 ,scriitorul Edgar Allan Poe , in Narrative of Arthur Gordon Pym,facea una din primele si

    cele mai interesante relatari cu privire la enigmatica aparitie a unui lichid apt de reflexe cristaline discret

    nuantate si de alte remarcabile insusiri a caror descriere , dupa propria sa marturisire , cerea multe vorbe.

    Fenomenologia mezomorfica a lichidelor cristaline a facut , mai bine de un secol ,cu inerente periodizari si

    intermitente , obiectul a numeroase investigatii stintifice , reluate in ultimul timp cu mijloace si implicatii

    nebanuite cu decenii in urma. Studiile teoretice si experimentale privind structura , textura , proprietatile fizice ,

    caracateristicile renome si interactiunea cu campul exterior a cristalelor lichide au deschis calea cunoasterii lor

    profunde si a unor aplicatii exceptionale.

    In anul 1910 cristalele lichide erau definite de catre Woldemar Voigt , ilustru fizician-cristalograf , ca

    materiale cu structuri constranse ; Voigt mentiona in aceeasi perioada de timp coexistenta particularitatilor si

    criteriilor concomitente de stare lichida si cristalina a acestor materiale.

    Cristalele lichide au fost descoperite de Fredreich Rheinizer in 1888. In anii 60 s-a demosntrat ca stimulate

    de o diferenta de potential, cristalele lichide pot modifica proprietatile luminii care trece prin ele.

    2.Ce sunt cristalele lichide

    Cristalele lichide reprezinta o stare intremediara intre solidul cristalin si lichid , caracteristica numai

    anumitor materiale organice (un cristal lichid se compune din particule ce prezinta corelari de orientare pe axele

    moleculare, pe distante lungi ca un cristal obisnuit, dar care manifesta proprietati de fluid ) .

    Moleculele in cristalele lichide se pot misca fiecare relativ usor ,ca si moleculele intr-un lichid.Totusi toate

    moleculele dintr-un cristal lichid tind sa se orienteze asemanator cu

    aranjamentul molecular din cristalele solide . Cristalele lichide retin

    lichidul si se solidifica natural numai dupa anumite temperaturi si

    presiuni.

    -La o suficient de mare temperatura sau presiune mica ,ordinea

    moleculelor se modifica ducand la transformarea unui cristal in cristal

    lichid .

    -La o suficient de joasa temperatura si o presiune mare moleculele cristalelor lichide inceteaza sa se mai

    miste si cristalele lichide se transforma in cristale solide.

    Exist mai multe tipuri diferite de faze ale cristalelor lichide, care pot fi difereniate pe baza proprietilor

    lor diferite, aa cum ar fi dubla refracie sau birefringena (proprietate optic a unui cristal de a despri n dou

    raza de lumin, la traversarea unui mediu anizotrop al unui mineral cristalin ca de exemplu calcita).

    Vzute la microscop, prin utilizarea unei surse de lumin polarizat, fazele diferite ale cristalelor lichide

    apar avnd texturi diferite. Zonele de schimbare a texturii structurii cristalelor lichide corespund domeniului

    unde moleculele substanei sunt orientate pe direcii diferite. Pe un anumit domeniu, moleculele oricrui cristal

  • lichid sunt clar orientate. Substanele i materialele de tipul liquid crystal nu sunt ntotdeauna ntr-o faz de

    cristal lichid, aidoma apei care nu este ntotdeauna n faza lichid.

    Numeroasele clase de cristale lichide includ cristale lichide termotrope si cristale lichide

    biotrope.Substantele care trec n faza de cristal lichid prin modificarea temperaturii ,se numesc cristale lichide

    termotrope, iar cele care trec n faza de cristal lichid prin modificarea concentratiei lor n solutie se numesc

    cristale lichide liotrope.

    3.Utilizarea cristalelor lichide in electronica

    Pentru a utiliza cristalele lichide acestea se introduc intre doi electrozi distantati cu ajutorul unei piese

    dintr-un material dielectric( izolator). Cei doi electrozi depusi pe sticla , pot fi ambii transparenti( celula va

    lucra prin transmisie) sau unul transparent si celalat reflectiv ( celula va lucra prin reflxie). Elctrozii sunt

    realizati prin depunerea unor oxizi transparenti conductori impreuna cu un stabilizator ITO si un element pentru

    crestrea aderentei sticlelor optice ale celulei.

    Cristalul lichid este un material organic . Moleculele acestuia se pot misca libere,dar sunt grupate

    impreuna, intr-o maniera ordonata. Proprietatile optice ale unui cristal lichid pot fi deseori manipulate prin

    supunerea sa la un camp electric sau magnetic care sa schimbe orientarea moleculelor sale.

    Cristalele lichide sunt, n cazul de fa, combinaii chimice de natur organic aflate n stare lichid. Ele

    au proprietatea de a putea fi comandate de o tensiune electric corespunztoare, astfel nct i ordoneaz

    moleculele trecnd de la stare transparent la stare netransparent.

    Concret, este vorba de o polarizare electric a unor molecule lichide care n contrast cu restul cmpului

    formeaz o imagine vizibil.

    Cristalele lichide folosite in LCD sunt structurate nematic. Fiecare pixel dintr-un LCD este alcatuit dintr-

    un strat de molecule perpendiculare aranjate intre doi electrozi transparenti si doua filtre de polarizare,gradul de

    polaritate a celor perpendiculare una fata de alta.

    Fara un cristal lichid intre filtrele de polarizare,lumina care trece printr-un filtru ar fi blocata de electrozi.

    Astfel, moleculele lor alungite (nematice) pot fi aliniate incat sa modifice polaritatea luminii care trece

    prin ele, iar proprietatile lor optice pot fi influentate de campurile electrice.

    Cristalele lichide au fost folosite pentru inceput in fabricarea ceasurilor electronice, regasindu-se apoi in

    afisajele aproape tuturor echipamentelor, inclusiv al telefoanelor mobile. Imaginile LCD monocrome apar

    albastre sau gri inchis, pe un fundal alb, spre gri. Ecranele LCD color, utilizate pentru prima data la notebook-

    uri folosesc doua tehnici, matricea pasiva (varianta mai ieftina) sau matricea activa, mai cunoscuta ca TFT.

    Ecranele mici monocrome ca cele ale agendelor electronice sau ale laptop-urilor mai vechi folosesc

    matricea pasiva, folosindu-se de structura rotita nematic(TN) sau super rotita(STN) and colour-STN (CSTN) (o

    tehnologie unde culorile sunt obtinute folosind un filtru de culoare intern). Matricea de afisaj e formata din n

    linii si m coloane (cu n.m pixeli). Fiecare rand sau coloana a display-ului are un singur circuit

    electric.Practic,fiecare pixel poate fi comandat static aplicand o diferenta de potential intre electrozii

    corespunzatori pixelii sunt comandati pe rand dupa linia si coloana in care se afla.

  • Afiajul cu cristale lichide ( Liquid Crystal Display, prescurtat LCD) este un dispozitiv de afiare pentru

    litere, cifre, grafic i imagini,fiind constituit dintr-o matrice de celule lichide care devin opace sau i schimb

    culoarea sub influena unui curent sau cmp electric.

    Se prezint sub forma unui ecran (display) care este comandat electronic printr-un decodificator de

    caractere numerice i alfabetice. Este folosit frecvent n construcia ceasurilor digitale (ceasuri care au n locul

    acelor arttoare un display de tip LCD).

    4.Proprietati ale cristalelor lichide

    Decelarea unor noi interconexiuni la nivelul momentului electric molecular i al influentei direcionale a cmpului

    electric de joas frecventa, sau corelarea conductivitatii cu cmpul magnetic i temperatura mezofazei au premers

    investigaiilor viznd proprietile termice, elasto-chimice i ca cmp ale sistemelor mezogene.

    Svedberg, Ornstein, Bjornstahl, Riwlin si altii pusesera temeliile cunoasterii unor raporturi dintre efectele statice i

    dinamice ale compusilor mezogeni aflai n interactie cu un cmp influent, nct cele aproape 100 de dizertaii, eleborate

    numai la coala de la Halle a lui Vorlander, nu au fcut decat s diversifice riguros i s confirme cimportanta domeniului

    cristalelor lichide i a perspectivelor sale devenite realitate n ultimele dou decenii.

    n perioada care a cuprins cel de-al doilea rzboi mondial W. Maier, C. Weygard, Zocher, Zwetkoff, Michailow,

    Marinin, Chatelain, Zolina i muli altii au contribuit la sublinierea i impunerea urmtoarelor rezultate mai semnificative

    pentru evoluia ulterioara a preocuparilor stiintifico-tehnice i a tehnologiei aferente cristalelor lichide:

    - efectul orientrii moleculelor de cristal lichid n cmp electric este proportional cu E2 adic, este dependent de

    anizotropia dielectric;

    -intensitatea micrii moleculelor ntr-un strat de lichid anezotrop de grosime variabil crete cu intensitatea

    cmpului electric E de joas frecven;

    -aplicarea unui cmp magnetic cu efecte de orientarea are ca urmare dezorientarea molecular, miscarea turbulent a

    moleculelor;

    -n structurile lamelare, intensitatea E a cmpului aplicat n condiii date implic o anumit grosime critic a stratului

    reprezentativ;

    -efectele de orientare sau de perturbare paroial nu modific esenial caracterul alinierii, sau a paralelismului axelor

    moleculare cu liniile de for, sau de curent;

    Cristalele lichide pot fi clasificate ca fiind termotropice i liotropice. Cristelele lichide termotropice au o faz de

    tranziie n starea de CL pe msur ce temperatura se schimb, n timp ce tranziia de faz a substanelor liotropice este

    determinat de concentraia mesogenului ( unitatea fundamental a unui cristal lichid care induce ordine structurale n

    cristale ) din solvent, de obicei ap, la care se adaug i influena temperaturii.

  • Formarea de model n cristale lichide

    Anizotropia cristalelor lichide este o proprietate care nu a fost observata in alte fluide.

    Aceasta anizotropie face ca fluxurile de cristale lichide sa se comporte diferit fata de cele ale fluidelor obisnuite.

    De exemplu, injectarea unui flux de cristal lichid ntre dou plci paralele apropiate,

    cauzeaza ca orientarea moleculelor sa se cupleze cu fluxul , rezultand aparitia unor modele dendritice.

    Cristalele lichide se grupeaza, n general, n doua clase: termotrope si liotrope.

    Prima se subdivide la rndul ei n tipurile enantitropic si monotropic.

    1)Structurile enantritope se formeaza prin ncalzirea fazei cristaline sau prin racirea lichidului izotrop si se

    caracterizeaza printr-un domeniu definit de temperatura al stabilitatii, n sensul ca tranzitiile se petrec la o temperatura a

    stabilitatii (se petrec la o temperatura specifica prin racire sau ncalzire). Mezofaza monotropa se obtine numai prin

    supraracirea lichidului izotrop.

    2) Cea de a doua clasa cristalele lichide liotrope se formeaza n stare de solutie la o anumita concentratie a

    compusului dizolvat. Dintre materialele care formeaza cristale lichide liotrope se amintesc sapunurile, detergenti si diversi

    compusi macromoleculari naturali si sintetici.

    O substanta data poate trezenta diferite mezofaze, fiecare dintre ele aparnd n intervale definite de temperatura

    separate prin tranzitii de ordinul I.

    Structurile moleculare lichid-cristaline sunt de tip (1)nematic, (2)smectic si (3)colesteric

    1) In primul caz, centrele de greutate ale particulelor ce alcatuiesc mezofaza lichid-cristalina sunt dispuse la

    ntmplare, ceea ce face ca aici sa lipseasca ordinea ndepartata.

    Axele tuturor particulelor din interiorul volumului elementar al

    probei macroscopice sunt totusi orientate ntr-o anumita directie.

    2)In mezofazele smectice, centrele de greutate ale moleculelor

    n stare ntinsa, sunt dispuse n plane echidistante ce alcatuiesc

    straturi smectice. n interioril straturilor dispunerea moleculelor este

    ntmplatoare, astfel ca axele pot fi orientate paralel cu normala

    stratului, sau formeaza diferite unghiuri cu aceasta, genernd o multitudine de formatiuni smectice. n interiorul straturilor

    sunt posibile, de asemenea, structuri bidimensionale de ordine apropiata sau ndepartata.

    3)Mezofaza colesterica apare la substantele optic active si corespunde unor straturi nematice rasucite intr-o structura

    elicoidala. Mezafaza consta din straturi asemanatoare fazei smectice, insa fiecare strat prezinta o ordine caracteristica de tip

    nematic.

  • Desi exista numeroase avantaje in utlizare cristalelor lichide in cazul LCD(printre care faptul ca permit rezolutii

    mai mari , deci o imagine mult mai fidela) trebuie precizat faptul ca si cateva dezavantaje.

    In cazul LCD TV-urilor, riscul cel mai mare este provocat de defectarea unui pixel din multitudinea celor

    folosite de cristalele lichide. Acesta, avand dimensiunea unui varf de ac, se poate incapatana sa nu mai functioneze, tronand

    undeva pe ecran fara sa mai vedea ceva. Oricum, acest lucru se intampla numai dupa o folosire indelungata a respectivului

    televizor.

    Durata obisnuita de viata a LCD-urilor este de 50.000-60.000 de ore, echivalentul a cel putin cinci ani de utilizare

    nonstop.

    In prezent, cristalele lichide, redevenite pe un alt plan utilitar materiale moderne, se incorporeaz tacit dar eficient

    n diverse sectoare ale cercetarii de dezvoltare i n direcii importante de activitate tehnico-stiintifica, cum sunt optica

    electronica, radio-locaia, calculatoarele electronice, termografia, medicina si altele.

    5.Functionarea ecranelor cu cristale lichide

    Ecranele LCD color produse in prezent contin cristale lichide asezate intre doua staturi de sticla transparenta.

    Elementul functional al unui ecran LCD este pixel-ul, format dintr-o celula LCD. Cristalele care formeaza celula isi

    schimba polarizarea sub actiunea unei diferente de potential electric si modifica cantitatea de lumina care trece prin celula.

    Daca se modifica diferenta de potential se modifica si cantitatea de lumina care trece prin celula. Diferenta de potential este

    creata printr-un sistem de electrozi. Lumina este generata de o sursa care se afla in spatele ecranului.

    Urmatoarea generatie de LCD-uri a fost dezvoltata utilizand cristale lichide cu structura twisted nematic TN (nematic

    rasucita ceea ce le asigura un contrast puternic si un unghi de vedere mare) , pe care le gasim si azi la monitoare si

    televizoarele cu ecran plat.

    Un pixel este reprezentat de o celula TN (nematic rasucita), compusa din doi electrozi transparenti si doua filtre

    de polarizare, unul orizontal si unul vertical, aflate la o distanta tipica de 5-10 micrometrii, intre care se afla cristalul lichid.

    In lipsa unei tensiuni, alinierea perpendiculara a filtrelor de polarizare obliga moleculele cristalului lichid sa

    adopte o configuratie rasucita, elicoidala. In lipsa cristalului lichid, lumina care trece prin celula ar fii absorbita datorita

    polarizarii incrucisate, si celula ar apare neagra.

    Datorita cristalului lichid insa, lumina care trece prin unul dintre filtrele de polarizare este rotita de elicoidul

    cristalului lichid in timp ce trece prin stratul de cristal lichid, permitandu-i sa treaca si prin al doilea filtru de polarizare si

    celula sa apara luminata.

    La aplicarea unei tensiuni de 3 pana la 5 volti insa, forma elicoida este distrusa si moleculele sunt fortate sa se

    orienteze paralel cu campul electric, impiedicand astfel trecerea luminii prin celula si aceasta sa apara neagra. Controland

  • tensiunea aplicata stratului de cristal lichid in fiecare pixel, luminii ii poate fi permis sa treaca in cantitati variabile,

    iluminand in mod corespunzator ficare pixel.

    Cand un numar mare de pixeli este necesar intr-un afisaj nu este fiabil sa dirijezi direct pe fiecare din moment ce

    fiecare pixel necesita electrozi independenti.In schimb afisajul este multipixelat.Intr-un afisaj multipixelat,electrozii de pe o

    parte a afisajului sunt grupati si legati impreuna(normal in coloane),si fiecare grup isi primeste propria sursa de curent.

    Pe de alta parte,electrozii sunt grupati(normal in randuri),fiecare grup primind o ramificatie electronica.Grupurile

    sunt create in asa fel incat fiecare pixel sa aibe o combinatie de sursa si ramificatii unica si neimpartasite.

    Aparatura electrica sau programul care manevreaza aparatul da drumul apoi la ramificatii in secvente,si conduce

    sursele pixelului din fiecare ramificatie.

    1. Placuta filtrului vertical care polarizeaza lumina care intra.

    2. Substrat de sticla cu electrozi ITO.Formele acestor electrozi

    vor determina formele inchise care vor aparea atunci cand LCD-

    ul este pornit sau oprit.

    3. Cristalele lichide cu tw isted nematic.

    4. Substrat de sticla cu placuta de electrod comun(ITO) cu

    creasta orizontala pentru a alinia filtrul orizontal.

    5. Placuta filtrului orizontal care permite/interzice patrunderea luminii.

    6. Suprafata reflactanta pentru a trimite inapoi lumina privitorului.

    TFT-urile fac parte din familia mai larga a ecranelor cu cristale

    lichide , care au un principiu de functionare destul de simplu. Practic, in

    spatele unui panou format din cristale lichide se amplaseaza o sursa

    uniforma de lumina ; in mod normal, daca nu esta aplicat nici un fel de

    semnal electric cristalelor, acestea lasa lumina sa treaca nestingherita si

    astfel se obtine albul. In cazul in care sa doreste obtinerea unei anumite

    culori, fiecareia din componentele de baza (RGB) i se aplica un semnal

    de o anumita intensitate, astfel incat sa se obtina o transparenta mai redusa a cristalelor fata de rosu, verde respectiv

    albastru.In situatia in care este aplicata intensitatea maxima pentru toate cele trei componente se obtine opacitatea pentru

    zona respectiva sau,cu alte cuvinte, negrul.

    Afisajele cu cristale lichide au urmatoarele caracteristici :

    -stralucirea,

    -contrastul culorilor,

    -vizibilitate foarte buna,

  • -consum redus de energie,

    -viteza de raspuns opto-electronic(msurarea i folosirea radiaiei electromagnetice din domeniul optic, precum i de

    conversia acestei radiaii n semnal electric)

    -memorie ,timp de viata mare.

    Aceste afisaje cu cristale lichide mai au avantajul ca pot fi alimentate cu energie de la baterii solare,permitand un

    cost redus.

    6.Tipuri de ecrane LCD

    Display-uri cu matrice activa

    Cele mai multe display-uri cu matrice activa folosesc o matrice de tranzistoare pe film subtire (thin-film

    transistor, TFT). TFT este o metoda de ncapsulare a unui numar de unul (monocrom) pna la trei (culoare RGB)

    tranzistoare per pixel ntr-un material flexibil care este de aceeasi dimensiune si forma ca display-ul. n acest

    mod, tranzistoarele pentru fiecare pixel sunt asezate direct n spatele celulelor de cristale lichide pe care le

    controleaza.

    Doua sunt metodele de fabricatie TFT care pot fi luate n consideratie pentru majoritatea monitoarelor cu

    matrice activa de pe piata actuala: cu siliciu amorf hidrogenat (a-Si) si cu polisiliciu la temperatura scazuta (p-

    Si). Aceste metode difera, n primul rnd, prin costul lor. La nceput, cele mai multe display-uri TFT erau

    fabricate folosind metoda a-Si, deoarece necesita temperaturi mai reduse (sub 400oC) dect metoda p-Si la

    timpul respectiv. Astazi, procesele de fabricatie p-Si la temperatura mai scazuta fac din aceasta metoda o

    alternativa economica viabila la procedeul a-Si.

    Pentru a mbunatati unghiurile de vizibilitate orizontala n diplay-urile LCD cele mai recente, unii furnizori

    au modificat structura TFT clasica. De exemplu, structura de comutatie plana (in-plane switching, IPS) de la

    Hitachi - cunoscuta si ca STFT - orienteaza paralel cu sticla celulele individuale ale display-ului cu cristale

    lichide, facnd sa circule curentul electrice pe lateralele celulelor si rotind pixelii pentru a asigura o distributie

    mai uniforma a imaginii pe ntreaga suprafata a panoului. si tehnologia Super-IPS de la Hitachi rearanjeaza

    moleculele de cristale lichide ntr-un model mai degraba n zig-zag dect pe linii si pe coloane, spre a reduce

    modificarile de culoare si a mbunatati uniformitatea culorii. Tehnologia de orientare verticala multidomeniu

    (multidomain vertical alignment, MVA) dezvoltata de Futjitsu mparte ecranul n regiuni diferite si modifica

    unghiul regiunilor.

    Att tehnologia Super-IPS, ct si tehnologia MVA asigura un unghi de vizibilitate mai larg dect

    monitoarele TFT traditionale. Deoarece display-urile LCD de dimensiuni superioare (de 17 inchi sau mai mult)

    sunt suficient de mari spre a cauza deplasari ale unghiului de vedere chiar pentru un utilizator singular, aceste

    tehnologii avansate sunt tot mai mult folosite de fabricantii de display-uri.

  • Display-uri cu matrice pasiva

    n cazul unui ecran LCD cu matrice pasiva, care pot echipa calculatoarele de tip notebook mai vechi sau

    mai putin costisitoare, fiecare celula este controlata de sarcinile electrice a doua tranzistoare, determinate de

    pozitia celulei pe ecran (rndul si coloana n care se gaseste). Numarul de tranzistoare pe orizontala si pe

    verticala determina rezolutia ecranului. De exemplu, un ecran cu o rezolutie de 1024x768 are 1024 de

    tranzistoare pe orizontala si 768 pe verticala. Reactionnd la sarcinile celor doua tranzistoare ale sale, celula

    rasuceste raza de lumina, sarcina mai mare producnd o rasucire mai mare. Supertorsionarea se refera la

    orientarea cristalelor lichide, comparnd modul aprins cu modul stins - cu ct rasucirea este mai mare, cu att

    mai mare va fi contrastul.

    Sarcinile ecranelor LCD cu matrice pasiva sunt de tip puls, motiv pentru care acestor display-uri le lipseste

    stralucirea matricei active, care asigura o sarcina constanta fiecarei celule. Pentru a mari stralucirea, aproape toti

    producatorii s-au orientat spre o tehnica denumita LCD cu scanare duala, care mparte ecranele cu matrice

    pasiva n doua jumatati, superioara si inferioara, marind intervalul dintre pulsuri. Pe lnga faptul ca maresc

    stralucirea, modelele cu scanare dubla, reduc timpul de raspuns al ecranului, ceea ce recomanda acest tip de

    monitor pentru aplicatiile cu imagini n miscare sau pentru altele care necesita schimbari rapide ale informatiilor

    afisate.

    Comparatie ntre display-urile cu matrice activa si cele cu matrice pasiva

    ntr-un ecran LCD cu matrice activa, precum cele folosite pe majoritatea display-urilor notebook-urilor

    actuale si pe panourile LCD ale sistemelor desktop, fiecare celula are propriul ei tranzistor, n spatele panoului,

    care o ncarca electric pentru a torsiona unda luminoasa. Astfel, un monitor de 1024x768 cu matrice activa (cea

    mai obisnuita rezolutie pentru panourile LCD de 15 inci) are 786.432 de tranzistoare. Aceasta asigura o imagine

    mai stralucitoare dect cea furnizata de un ecran cu matrice pasiva, ntruct celula poate pastra o sarcina

    constanta, n loc de una momentana. Totusi tehnologia matricei active foloseste mai multa energie dect cea a

    matricei pasive, ceea ce duce la o viata mai scurta a bateriei pe sistemele portabile. Avnd cte un tranzistor

    pentru fiecare celula, display-urile cu matrice activa sunt mai greu de realizat si cu costuri mai mari, dar, n

    compensare, ele ofera un afisaj mai rapid care poate fi folosit n conditii de exterior, ca si n conditii de interior,

    la unghiuri vizibile mai largi dect cele ale display-urilor cu scanare dubla.

    Att pentru monitorul LCD cu matrice activa, ct si pentru cel cu matrice pasiva, al doilea filtru de

    polarizare controleaza cantitatea de lumina care trece prin fiecare celula. Celulele schimba lungimea de unda a

    luminii, pentru ca aceasta sa corespunda celei careia i se permite sa treaca prin filtru. Cu ct prin filtru trece mai

    multa lumina spre fiecare celula, cu att mai luminos va fi pixelul.

    Monitoarele LCD monocrome folosite n sistemele handheld si n panourile LCD industriale afiseaza

    tonuri de gri (pna la 64), prin varierea stralucirii unei celule sau prin combinarea celulelor ntr-un model de tipul

    aprins-stins. Pe de alta parte, pentru a obtine diverse culori pe ecran, display-urile LCD color combina cele trei

    celule de culoare si le controleaza stralucirea. Display-urile LCD cu matrice pasiva si cu scanare duala

    (cunoscute si ca DTSN) au fost folosite, n ultimii ani, n unele modele de notebook-uri cu pret scazut, deoarece

    ele ating calitatea monitoarelor cu matrice activa, dar realizarea lor nu costa cu mult mai mult dect a

    monitoarelor cu matrice pasiva.

  • Chiar daca panourile DTSN ofera o calitate a vizibilitatii mai buna frontal (chiar din fata), performantele

    de vizibilitate laterala (vederea dintr-un unghi) sunt nca reduse comparativ cu panourile cu matrice activa (TFT).

    O alternativa la ecranele LCD o reprezinta tehnologia plasmei, cunoscuta n principal datorita ecranelor

    portocaliu cu negru ale unor calculatoare notebook mai vechi. Unele firme ncorporeaza aceasta tehnologie

    pentru ecranele sistemelor desktop si pentru ecranele plate, utilizate n televiziunea cu definitie mare (high-

    definition television, HDTV). Deocamdata, tehnologia plasmei integral colorata nu este rentabila pentru display-

    urile calculatoarelor.

    Din punct de vedere istoric, marea problema a display-urilor LCD cu matrice activa a fost faptul ca

    productivitatea este mai scazuta dect pentru display-uri LCD cu matrice pasiva, ceea ce determina preturi mai

    mari. Aceasta nseamna ca multe dintre display-urile produse au mai multe tranzistoare defecte dect un numar

    maxim prevazut. Productivitatea scazuta care rezulta limiteaza capacitatea de productie si conduce la preturi

    ntru-ctva mai ridicate. mbunatatirile recente ale tehnologiei si existenta mai multor fabrici producatoare de

    panouri LCD au contribuit la reducerea preturilor panourilor LCD ale notebook-urilor si ale sistemelor desktop si

    au determinat utilizarea panourilor LCD cu matrice activa n aproape toate notebook-urile existente n prezent pe

    piata.

    n trecut, pentru a lumina un ecran LCD era nevoie de cteva tuburi CRT miniatura fierbinti, dar

    producatorii de calculatoare portabile folosesc n prezent un singur tub de dimensiunea unei tigari. Tehnologia

    fibrei optice mprastie uniform pe ntreaga suprafata a ecranului lumina emisa de acest tub.

    Gratie monitoarelor LCD cu supertorsadare si cu torsadare tripla, ecranele actuale va permit sa le vedeti

    clar din mai multe unghiuri, la un contrast si o luminare mai bune. Pentru a mbunatati lizibilitatea, mai ales n

    caul unei lumini scazute, aproape toate laptopurile folosesc iluminarea din spate (back-lightning) sau iluminarea

    laterala (edge-lightning, denumita si side-lightning). Ecranele iluminate din spate primesc lumina de la un panou

    din spatele LCD. Ecranele cu iluminare laterala preiau lumina de la mici tuburi fluorescente montate de-a lungul

    marginilor ecranului. Unele laptop-uri mai vechi au eliminat aceste sisteme de iluminare, pentru a prelungi viata

    bateriei. Caracteristicile de gestionare a consumului de energie ncorporate n notebook-uri va permit sa folositi

    iluminarea din spate cu un consum redus de energie, ceea ce estompeaza ecranul, dar prelungeste viata bateriei.

    7.Factori importanti in analizarea unui ecran LCD

    Factorii cei mai importanti cand analizam un ecran LCD sunt:

    Rezolutia: Dimensiunea pe verticala si pe orizontala exprimata in pixeli (ex: 12801024). Spre

    deosebire de ecranele CRT, ecranele LCD au o rezolutie nativa unde se obtine cea mai buna afisare a

    imaginii.

    Dimensiunea punctului (Dot pitch): Distanta intre centrele a doi pixeli adiacenti. Cu cat este mai

    redusa, cu atat este redusa granularitatea pe imagine, rezultand o imagine mai clara. Dimensiunea

    punctului poate fi aceeasi pe orizontala si verticala cat si diferita (mai rar).

    Suprafata vizibila: Marimea unui panou LCD masurata pe diagonala (cunoscuta si ca suprafata

    vizibila activa).

    Timp de raspuns: Timpul minim necesar schimbarii culorii sau stralucirii unui pixel. Timpul de

    raspuns este, de asemenea, alcatuit dintr-un timp de crestere si un timp de cadere. Pentru panourile

  • LCD aceste este masurat negru-la-negru (B2B) sau gri-la-gri (G2G). Aceste tipuri de masura diferita

    fac dificila comparatia intre diferiti producatori.

    Rata de reimprospatare (Refresh Rate): Specifica de cate ori pe secunda monitorul deseneaza

    imaginea care ii este oferita. O rata de reimprospatare prea mica poate cauza o palpaire a imaginii si

    va fi mai sesizabila pe monitoarele de dimensiuni mai mari. Multe televizoare LCD high-end suporta

    o rata de reimprospatare de 120Hz. Aceasta ofera o distorsiune mai mica la vizionarea filmelor

    inregistrate la 24 cadre pe secunda (fps) si afisate prin procedeul 3:2 pulldown. Rata de 120Hz a fost

    aleasa ca fiind cel mai mic multiplu comun intre 24 fps (cinema) si 30 fps (TV).

    Tipul matricii: Activa sau Pasiva.

    Unghi de vizibilitate: Unghiul maxim fata de o axa imaginara trasa perpendicular pe panoul LCD

    de la momentul in care imaginea perceputa de observator este alterata semnificativ.

    Suportul de culori: Specifica cate tipuri de culori sunt suportate (cunoscuta si ca gamut)

    Luminozitate: Cantitatea de lumina emisa de panou (cunoscuta si ca luminanta)

    Contrast: Raportul intre intensitatea celui mai luminos alb si intensitatea celui mai intens negru

    Format ecran: Raportul intre latimea si inaltimea imaginii (ex 4:3, 16:9 sau 16:10)

    Porturi de intrare: exemple DVI, VGA (D-Sub), LVDS, sau chiar S-Video si HDMI.

    8.Directii in dezvoltarea ecranelor LCD.Curiozitati

    In prezent exista doua mari directii de cercetare: prima care doreste imbunatatirea timpului de raspuns, a

    contrastului si a luminozitati LCD-urilor actuale, iar pe de ata parte dezvoltarea de noi tehnologii, dintre care cea

    mai interesanta este OLED. Aceasta foloseste o dioda electro-luminiscenta din compusi organici, in principal un

    polimer care permite depozitarea de alti compusi organici, in randuri si coloane. Asemenea sisteme pot fi

    utilizate in ecranele de televizoare, monitoarele de computer, de sisteme de calcul portabile, si panuri publicitare.

    Principalele avantaje ale unui asemenea sistem este consumul scazut de energie, dimensiunile reduse, dar sunt

    limitate de actualele tehnologii de productie, fapt pentru care ele se degradeaza destul de repede.

    O alta tehnica pusa la punct de o echipa de cercetatori americani ar putea duce in curand la inlocuirea

    televizoarelor LCD cu cele de tip FED (Field Emission Display).

    Profesorii Vincent Donnelly, Demetre Economou si Paul Ruchhoeft de la Cullen College of Engineering,

    de la Universitatea din Houston, au pus la punct o tehnologie care permite realizarea in productie de masa de

    nanodevice-uri. Ei cred ca aceasta tehnologie ar putea favoriza trecerea rapida de la televizoarele LCD la cele de

    tip FED (Field Emission Display).

    Televizoarele FED sunt similiare cu CRT-urile ca si calitate a imaginii, dar in loc de un tub catodic

    folosesc o retea de nanotuburi de carbon, care sunt cele mai eficient emitatoare de electroni cunoscute

    deocamdata, permitand astfel ca televizorul sa aiba doar cativa milimetri grosime.

    Acest tip de televizoare au multiple avantaje asupra LCD-urilor si plasmei, consumand mai putina putere,

    fiind mai ieftine de produs si putand ajunge la o rezolutie mai mare decat acestea. Singurul obstacol de pana

    acum in productia de astfel televizoare FED era tehnologia de fabricatie complicata, lenta si greu scalabila.

  • Tehnologia pusa la punct de cercetatorii americani, numita nanopantografie, foloseste fotolitografia

    standard pentru a inlatura selectiv parti dintr-o folie foarte subtire si un procedeu similar gravurii pentru a crea un

    pattern de micro-lentile intr-o structura metalica.

    Prin aceste micro-lentile se trimit fascicule de ioni catre un substrat, precum un wafer de siliciu,

    permitand realizarea de gauri foarte mici in substrat. Lentilele ajuta la focusarea fasciculelor, permitand

    realizarea de gauri foarte mici, de 100 ori mai mici decat diametrul lentilelor.

    Tehnologia permite replicarea pattern-ului in miliarde de astfel de gauri foarte apropiate unele de altele,

    putandu-se astfel realiza miliarde de device-uri nanometrice intr-o varietate de materiale si aproape in orice

    forma dorita intr-un interval de timp de cateva ore. Daca se folosesc lentile de doar 100 nm diamteru,

    nanopantografia ar permite realizarea de structuri nanometrice cu componente de doar 1 nm grosime.

    Cercetatorii apreciaza ca tehnologia ar putea deveni comerciala in 5-10 ani si se asteapta ca aceasta

    metoda sa devina una viabila pentru productia pe scara larga.

    Cercetatorii britanici au demonstrat ca un compus chimic din structura ecranelor LCD poate fi folosit in

    industria farmaceutica.

    Este vorba despre polyvynil-alcohol(PVA), un ingredient de baza al ecranelor LCD.Desi nu este un

    compus natural,posibilitatea de a fi reutilizat il face un subiect bun pentru chimia verde.Cercetatorii de la central

    de excelenta pentru chimie verde de la universitatea din New York au demonstrat ca obtinerea compusilor

    necesari pentru farmaceutica este mai simpla daca are la baza PVA reciclat.

    Ceea ce au obtinut este ingredientul principal al unui pansament care ajuta la regenerarea

    tesuturilor.Ideea chimistilor va rezolva astfel doua probleme in acelasi timp: reciclarea ecranelor LCD si

    aprovizionarea industriei farmaceutice cu materie prima.

    In prezent se estimeaza ca peste 2,5 miliarde de ecrane LCD au ajuns la sfarsitul perioadei de viata si vor

    trebui reciclate.PVA-ul se gaseste din plin in aceste deseuri si desi nu reprezinta un risc major pentru

    mediu,reciclarea este oricum cea mai rationala solutie,cu atat mai mult cu cat este o resursa neregenerabila.


Recommended