88 Â

WIAT

N

AUKI

Styczeƒ 1998

WY

Â

ÂWIETLACZE CIEK¸OKRYSTALICZNE Z AKTYWNÑ MATRYCÑ

NAUKA W ZAPRZ¢GU

Samuel Musa

d

yrektor wykonawczy

Center for Display Technology

and Manufacturing

w University of Michigan

W

yÊwietlacze ciek∏okrystaliczne
z aktywnà matrycà sà standar-
dowym wyposa˝eniem prawie

wszystkich nowoczesnych komputerów
przenoÊnych. O zastosowaniu cieczy or-
ganicznych zwanych ciek∏ymi kryszta∏a-
mi w charakterze maleƒkich prze∏àcz-
ników w∏àczajàcych i wy∏àczajàcych ele-
menty obrazu (piksele) decydujà dwie
w∏aÊciwoÊci. Po pierwsze, kryszta∏y sà
przezroczyste, choç mogà zmieniaç pola-
ryzacj´ przechodzàcego przez nie Êwia-
t∏a. Po drugie, uporzàdkowanie ich czà-
steczek, a tym samym w∏aÊciwoÊci pola-
ryzacyjne kryszta∏ów, mo˝na zmieniaç za
pomocà pola elektrycznego.

W wyÊwietlaczach kolorowych ciek∏e

kryszta∏y wype∏niajà przestrzeƒ po-
mi´dzy dwiema szklanymi p∏ytkami,
pokrytymi od zewnàtrz filtrami pola-
ryzacyjnymi (a). Przepuszczajà one tyl-
ko Êwiat∏o o ÊciÊle okreÊlonej polaryza-
cji. Pomi´dzy p∏ytkami znajdujà si´
tak˝e warstwy cienkowarstwowych i
przezroczystych elektrod oraz filtrów
barwnych, które wyznaczajà bardzo
ma∏e fragmenty obrazu zwane sub-
pikselami. Grupa trzech subpikseli
o barwie czerwonej, zielonej i niebie-
skiej tworzy pojedynczy, kolorowy ele-
ment obrazu, czyli piksel. Barwa, którà
on przepuszcza, zale˝y od stanu two-
rzàcych go subpikseli.

èród∏em Êwiat∏a jest umieszczony

z ty∏u oÊwietlacz fluorescencyjny. W
przypadku wy∏àczonych pikseli Êwiat∏o
przechodzi przez tylny polaryzator, war-
stw´ ciek∏ych kryszta∏ów (b) i filtry barw-
ne, ale jest poch∏aniane przez filtr pola-
ryzacyjny umieszczony z przodu. Taki
piksel widzimy jako ciemny. Je˝eli
piksel zostanie w∏àczony, czàsteczki
ciek∏ych kryszta∏ów zmienià swojà
orientacj´, skr´cajàc p∏aszczyzn´ po-
laryzacji Êwiat∏a, dzi´ki czemu filtr
polaryzacyjny je przepuÊci (c).

Aktywna matryca daje mo˝liwoÊç ∏a-

twego i precyzyjnego elektronicznego
adresowania (w∏àczania) poszczególnych
pikseli. Aby na ekranie pojawi∏ si´ ob-
raz, do jednego z wierszy matrycy nale-
˝y przy∏o˝yç napi´cie. JednoczeÊnie pro-
gram wykonywany przez komputer
wybiera kolumny zawierajàce aktywne

subpiksele. Tranzystor umieszczony na
skrzy˝owaniu aktywnej kolumny i wier-
sza w∏àcza elektrod´ subpiksela, wytwa-
rzajàc pole elektryczne sterujàce orien-
tacjà czàsteczek ciek∏ych kryszta∏ów.
W nowoczesnych wyÊwietlaczach pro-
ces powtarza si´ cyklicznie dla ka˝dego
z 1280 wierszy; okres wynosi 16–33 ms.

RozdzielczoÊç wyÊwietlaczy krysta-

licznych mo˝na poprawiç, zwi´kszajàc
g´stoÊç pikseli i cz´stotliwoÊç odÊwie-

˝ania ekranu. Jasny obraz o czystych
barwach na najnowoczeÊniejszych p∏a-
skich wyÊwietlaczach najlepiej demon-
struje zadziwiajàce w∏aÊciwoÊci ciek∏ych
kryszta∏ów.

T∏umaczy∏

Rafa∏ Bo˝ek

OÂWIETLENIE
FLUORESCENCYJNE

LINIA ADRESOWA
KOLUMNY

PIONOWY FILTR
POLARYZACYJNY

LINIA ADRESOWA
WIERSZA

Âwiat∏o
spolaryzowane
pionowo

Âwiat∏o
o polaryzacji
zmienionej przez
ciek∏e kryszta∏y

CIEK¸E
KRYSZTA¸Y

PIKSEL
WY¸ÑCZONY

ELEKRODA

SUBPIKSELA

TRANZYSTOR

P¸YTKA SZKLANA

P¸YTKA
PRZEDNIA

PIKSEL
W¸ÑCZONY

WARSTWA

CIEK¸YCH KRYSZTA¸ÓW

FILTRY

BARWNE

POZIOMY FILTR

POLARYZACYJNY

IAN WORPOLE

a

b

c