Жидкокристаллические мониторы, они же ЖК-мониторы или LCD-мониторы (Liquid Crystal Display) содержат те же компоненты, что и CRT-монитор, однако для формирования пикселей изображения используют не пучки электронов, а жидкие кристаллы. Эти вещества названы так потому, что они обычно находятся в жидком состоянии, но при этом обладают некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией (неоднородностью в различных направлениях) свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Под воздействием электричества молекулы жидких кристаллов, имеющие продолговатую форму, могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в черно-белых (точнее, в черно-серых) дисплеях для калькуляторов и в часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. В настоящее время LCD-мониторы получают все большее распространение и в настольных компьютерах.

Экран LCD-монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых так же, как и в CRT-мониторах, пикселями), которые используются для формирования изображения. LCD-монитор имеет несколько слоев (рис. 1.3.38), где ключевую роль играют две плоские панели сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка, которые содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой. Поэтому LCD-мониторы, а также плазменные мониторы, часто называют плоскопанельными мониторами (flat panel monitors).

На панелях имеются бороздки-электроды, расположенные таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Жидкие кристаллы, расположенные в ячейках, образованных панелями могут с помощью электродов изменять свою ориентацию, поэтому такие ячейки называют кручеными нематическими (twisted nematic) (слово nema по-гречески означает иголка). Жидкокристаллическая панель освещается источником света (в зависимости от того, где он расположен, жидкокристаллические панели работают на отражение или на прохождение света).

Изменение интенсивности проходящего через LCD-монитор светового потока от черного до белого достигается с помощью использования явления поляризации света (см. 1.3.5.3.1).

Рис. 1.3.38. LCD-монитор

Поскольку источник света дает неполяризованное излучение, первый, внутренний, фильтр-поляризатор пропускает свет только с одним направлением поляризации. Направление поляризации второго, наружного фильтра-поляризатора повернуто на 90° по отношению к направлению поляризации первого фильтра.

Когда к электродам какого-либо пикселя при­ложено напряжение (рис. 1.3.39а), спираль жидких кристаллов расправ­ляется и не меняет направление поля­ризации проходящего вдоль нее света. В этом случае свет будет задержан наружным поляризационным фильтром, и пиксель будет иметь черный цвет. При снятии напряжения (рис. 1.3.39б) спираль закручивается так, чтобы находящиеся на ее концах кристаллы легли в бороздки. Свет, прошедший через внутренний поляри­зационный фильтр, следуя вдоль спи­рали, меняет свою поляризацию на 90° и потому пропускается внешним фильтром, т.е. формируется светлый (белый) пиксель. Изменяя напряжение, можно получить серые оттенки.

Для вывода цветного изображения требуется, чтобы свет порождался в задней части LCD-монитора. Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение с хорошим качеством, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в результате использования трех фильтров (красного, зеленого и синего), которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты.

Для вывода цветного изображения можно поставить на пути лучей несколько фильтров, однако это приводит к ослаблению проходящего излучения. Более часто используют следующее свойство жидкокристаллической ячейки: при изменении напряженности электрического поля угол поворота плоскости поляризации излучения изменяется по-разному для компонент света с разной длиной волны. Эту особенность можно использовать для того, чтобы отражать (или поглощать) излучение заданной длины волны света, т.е. заданного цвета.

Рис. 1.3.39. Прохождение света через LCD-монитор: а) при приложенным к электродам напряжении; б) при отсутствии напряжения

Технология функционирования LCD-мониторов не может обеспечить быструю смену данных на экране. Изображение формируется строка за строкой путем последовательного подвода управляющего напряжения на отдельные ячейки, делающего их прозрачными. Из-за довольно большой электрической емкости ячеек напряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтому обновление картинки происходит медленно. Кроме того, изображение не отображается плавно и дрожит на экране. Маленькая скорость изменения прозрачности кристаллов не позволяет правильно отображать движущиеся изображения. Мониторы с такой технологией формирования изображений назвали мониторами с пассивной матрицей (passive matrix). Несмотря на применения технологий улучшения контрастности изображения за счет увеличения угла поворота плоскости поляризации света в кристаллах с 90° до 270° (в технологии Super Twisted Nematic) , эти мониторы в настоящее время практически не выпускаются.

В мониторах с активной матрицей (active matrix) используются отдельные управляющие элементы (транзисторы) для каждой ячейки экрана, компенсирующие влияние емкости ячеек и позволяющие значительно уменьшить время изменения их прозрачности. Поскольку транзисторы размещены на задней стороне панели и должны пропускать свет, они реализованы в пластиковых пленках по технологии TFT (Thin Film Transistor – тонкопленочный транзистор). Иногда мониторы с использованием технологии TFT называют TFT-мониторами.

Все, что вы давно хотели узнать о ЖК-мониторах, но боялись спросить.

Сейчас технологии плоскопанельных и жидкокристаллических мониторов являются наиболее перспективными. Хотя в настоящее время на долю ЖК-мониторов приходится лишь около 10% продаж во всем мире, этот сектор рынка является наиболее быстрорастущим (65% в год).

Принцип работы

Экраны LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.

Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 году. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике: есть такие вещества и все, и никому, кроме физиков и химиков, они не были интересны. Итак, жидкокристаллические материалы были открыты еще в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером, но только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение. Впрочем, дальше этого дело не пошло, поскольку технологическая база в то время была еще слишком слаба. Первый настоящий прорыв совершили ученые Фергесон (Fergason) и Вильямс (Williams) из корпорации RCA (Radio Corporation of America). Один из них создал на базе жидких кристаллов термодатчик, используя их избирательный отражательный эффект, другой изучал воздействие электрического поля на нематические кристаллы. И вот, в конце 1966 года, корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD - цифровые часы. Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией. В октябре 1975-го уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. Так, в 1976 году Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселов.

Работа ЖКД основана на явлении поляризации светового потока. Известно, что так называемые кристаллы-поляроиды способны пропускать только ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой лежит в плоскости, параллельной оптической плоскости поляроида. Для оставшейся части светового потока поляроид будет непрозрачным. Таким образом поляроид как бы «просеивает» свет. Этот эффект называется поляризацией света. Когда были изучены жидкие вещества, длинные молекулы которых чувствительны к электростатическому и электромагнитному полю и способны поляризовать свет, появилась возможность управлять поляризацией. Эти аморфные вещества за их схожесть с кристаллическими веществами по электрооптическим свойствам, а также за способность принимать форму сосуда, назвали жидкими кристаллами.

Рисунок 1. Конструкция ЖК-дисплея.

Экран LCD представляет собой массив маленьких сегментов, называемых пикселями, которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка. Слои собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой (см. рис. 1). На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Продольные бороздки получаются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех ячейках. Молекулы одной из разновидностей жидких кристаллов (нематиков) при отсутствии напряжения поворачивают вектор электрического (и магнитного) поля в световой волне на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси распространения пучка. Нанесение бороздок на поверхность стекла позволяет обеспечить одинаковый угол поворота плоскости поляризации для всех ячеек. Две панели расположены очень близко друг к другу.

Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникла необходимость добавить к стеклянным панелям еще два других слоя, представляющих собой поляризационные фильтры. Эти фильтры пропускают только ту компоненту светового пучка, у которой ось поляризации соответствует заданному. Поэтому при прохождении поляризатора пучок света будет ослаблен в зависимости от угла между его плоскостью поляризации и осью поляризатора. При отсутствии напряжения ячейка прозрачна, так как первый поляризатор пропускает только свет с соответствующим вектором поляризации. Благодаря жидким кристаллам вектор поляризации света поворачивается, и к моменту прохождения пучка ко второму поляризатору он уже повернут так, что проходит через второй поляризатор без проблем (см. рис. 4а).

а) напряжения нет

б) напряжение есть

Рисунок 4. Поляризация светового луча.

В присутствии электрического поля поворота вектора поляризации происходит на меньший угол, тем самым второй поляризатор становится только частично прозрачным для излучения. Если разность потенциалов будет такой, что поворота плоскости поляризации в жидких кристаллах не произойдет совсем, то световой луч будет полностью поглощен вторым поляризатором, и экран при освещении сзади будет спереди казаться черным (лучи подсветки поглощаются в экране полностью) (см. рис. 4б). Если расположить большое число электродов, которые создают разные электрические поля в отдельных местах экрана (ячейки), то появится возможность при правильном управлении потенциалами этих электродов отображать на экране буквы и другие элементы изображения. Электроды помещаются в прозрачный пластик и могут принимать любую форму. Технологические новшества позволили ограничить их размеры величиной маленькой точки, соответственно на одной и той же площади экрана можно расположить большее число электродов, что увеличивает разрешение LCD-монитора, и позволяет нам отображать даже сложные изображения в цвете. Для вывода цветного изображения необходима подсветка монитора сзади, таким образом, чтобы свет исходил из задней части LCD. Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение с хорошим качеством, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинируя три основные цвета для каждой точки или пикселя экрана, появляется возможность воспроизвести любой цвет.
Вообще-то в случае с цветом несколько возможностей: можно сделать несколько фильтров друг за другом (приводит к малой доле проходящего излучения), можно воспользоваться свойством жидкокристаллической ячейки - при изменении напряженности электрического поля угол поворота плоскости поляризации излучения изменяется по-разному для компонент света с разной длиной волны. Эту особенность можно использовать для того, чтобы отражать (или поглощать) излучение заданной длины волны (проблема состоит в необходимости точно и быстро изменять напряжение). Какой именно механизм используется, зависит от конкретного производителя. Первый метод проще, второй эффективнее.

Первые LCD были очень маленькими, около 8 дюймов по диагонали, в то время как сегодня они достигли 15-дюймовых размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся LCD с диагональю 20-дюймов и более. Вслед за увеличением размеров следует увеличение разрешения, следствием чего является появление новых проблем, которые были решены с помощью появившихся специальных технологий, все это мы опишем далее. Одной из первых проблем была необходимость стандарта в определении качества отображения при высоких разрешениях. Первым шагом на пути к цели было увеличение угла поворота плоскости поляризации света в кристаллах с 90° до 270° с помощью STN технологии.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное автономное образовательное учреждение среднего

Профессионального образования Республики Карелия

«Индустриальный колледж»

• КУРСОВАЯ РАБОТА
• Тема: «Жидкокристаллические дисплеи и панели»
• Студента
• Захарова Дмитрия Юрьевича
• Петрозаводск 2015 г.
• Оглавление
• Введение
• Глава 1. Теоретическая часть
• 1.2 Плазменная панель
• 1.3 Преимущества и недостатки
• Глава 2. Решение задач
• Заключение
• Список литературы
• Введение
• Тема «Жидкокристаллические дисплей и плазменные панели» имеет большое значение, потому что в современном мире очень много приборов используют графический или текстовый вывод для отображения информации на экране. В последние годы данное направление развивается стремительно появляются всё новые технологии, улучшаются старые.
• Цель курсовой работы.
• Изучить принцип работы жидкокристаллических дисплеев.
• Изучить принцип работы плазменных панелей.
• Сравнить принцип работы ЖК дисплеев и плазменных панелей.
• Отметить плюсы и минусы ЖК дисплеев и плазменных панелей.
• Глава 1. Теоретическая часть
• 1.1 Жидкокристаллический дисплей
• жидкокристаллический электронный транзистор диод
• Экраны LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.
• Дисплей на жидких кристаллах используется для отображения графической или текстовой информации в компьютерных мониторах, телевизорах, телефонах, цифровых фотоаппаратах, электронных книгах, навигаторах, планшетах, электронных переводчиках, калькуляторах, часах и т. п., а также во многих других электронных устройствах.
• Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 году. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике: есть такие вещества и все, и никому, кроме физиков и химиков, они не были интересны. Итак, жидкокристаллические материалы были открыты еще в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером, но только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение. Впрочем, дальше этого дело не пошло, поскольку технологическая база в то время была еще слишком слаба. Первый настоящий прорыв совершили ученые Фергесон (Fergason) и Вильямс (Williams) из корпорации RCA (Radio Corporation of America). Один из них создал на базе жидких кристаллов термодатчик, используя их избирательный отражательный эффект, другой изучал воздействие электрического поля на нематические кристаллы. И вот, в конце 1966 года, корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD - цифровые часы. Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией. В октябре 1975-го уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. Так, в 1976 году Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселов.
• Жидкие кристаллы - это вещества, молекулы которых обладают высокой подвижностью, и склонны к упорядоченной ориентации в электрическом поле. Удельное сопротивление жидких кристаллов велико и достигает от до Ом. При комнатной температуре в отсутствие электрического поля ориентация молекул жидких кристаллов хаотична, ввиду чего вещество не прозрачно. При возникновении электрического поля происходит упорядочивание молекул, и в результате вещество становится оптически прозрачно. Упрощённую конструкцию жидкокристаллического индикатора можно увидеть на рисунке 1
• Рис. 1
• На рисунке цифрами обозначено:
• 1 - стекло или подобный прозрачный материал;
• 2 - пл?нки прозрачных электродов, образующих матрицу;
• 3 - жидкие кристаллы;
• 4 - металлическая поверхность.
• Прозрачный электрод изготавливают в форме цифр или символов, в соответствии с тем, какое изображение желают получить. Между токопроводящими пленками нужных в данный момент прозрачных электродов и металлическим основанием подсоединяют генератор, вырабатывающий переменное напряжение амплитудой от 2 до 15 В и частотой от десятков до тысяч герц.
• Достоинства жидкокристаллических индикаторов заключено в чрезвычайно низком энергопотреблении и невысоком питающем напряжении.
• Недостатки состоят в малом времени наработки на отказ, в обязательном наличии источника внешнего освещения.
• Жидкие кристаллы можно отнести к одному из тр?х видов: смектическим, нематическим или холестерическим.
• В смектическом (рисунок 2) жидком кристалле молекулы расположены слоями, которые могут легко скользить один по другому, обусловливая текучесть жидкого кристалла. Слои расположены периодично друг относительно друга. Внутри слоёв, в боковых направлениях, строгая периодичность в расположении молекул отсутствует.
• Нематические (рисунок 3) жидкие кристаллы не имеют такой слоистой структуры, как смектические. Молекулы беспорядочно сдвинуты в направлении своих длинных осей. Наблюдается лишь ориентационный порядок в расположении молекул: все молекулы ориентированы вдоль одного преимущественного направления. Если посмотреть на препарат в микроскоп, можно увидеть тёмные тонкие нити. Это места, где молекулы резко меняют свою ориентацию. Эти нити называют - дисинклинациями. При определённых температурах смектики могут превращаться в нематики.
• Рис. 2
• Рис. 3
• Холестерические жидкие кристаллы образуют в основном соединения холестерина и других стероидов. Структура жидких кристаллов такая же, как и у нематических, но дополнительно закручена в направлении, перпендикулярном длинным осям молекул.
• Интересной особенностью обладают холестерических (рисунок 4) жидких кристаллов является то, что падающий на тонкий слой кристалла луч света может претерпевать селективное отражение, т.е. закон отражения для белого света в этом случае не выполняется. Лучи различной длины волны будут отражаться под разными углами. Вследствие этого холестерическая плёнка будет выглядеть в отражённом свете ярко окрашенной.
• Рис. 4
• Простые приборы с дисплеем (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2--5-цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью RGB-триад.
• RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue -- красный, зелёный, синий) -- аддитивная цветовая модель, как правило, описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения (рисунок 5)
• Рис. 5
• Конструктивно дисплей состоит из следующих элементов (рисунок 6):
• ЖК-матрицы (первоначально -- плоский пакет стеклянных пластин, между слоями которого и располагаются жидкие кристаллы; в 2000-е годы начали применяться гибкие материалы на основе полимеров);

· источников света для подсветки;

· контактного жгута (проводов);

· корпуса, чаще пластикового, с металлической рамкой для придания жёсткости.

Состав пикселя ЖК-матрицы:

· два прозрачных электрода;

· слой молекул, расположенный между электродами;

· два поляризационных фильтра, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны.

Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности.

Если постоянное напряжение приложено в течение долгого времени, жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).

Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.

Сами по себе жидкие кристаллы не светятся. Чтобы изображение на жидкокристаллическом дисплее было видимым, нужен источник света. Источник может быть внешним (например, Солнце), либо встроенным (подсветка). Обычно лампы встроенной подсветки располагаются позади слоя жидких кристаллов и просвечивают его насквозь (хотя встречается и боковая подсветка, например, в часах).

Внешнее освещение

Монохромные дисплеи наручных часов и мобильных телефонов большую часть времени используют внешнее освещение (от Солнца, ламп комнатного освещения и так далее). Обычно позади слоя пикселей из жидких кристаллов находится зеркальный или матовый отражающий слой. Для использования в темноте такие дисплеи снабжаются боковой подсветкой. Существуют также трансфлективные дисплеи, в которых отражающий (зеркальный) слой является полупрозрачным, а лампы подсветки располагаются позади него.

Подсветка лампами накаливания

В прошлом в некоторых наручных часах с монохромным ЖК-дисплеем использовалась сверхминиатюрная лампа накаливания. Но из-за высокого энергопотребления лампы накаливания являются невыгодными. Кроме того, они не подходят для использования, например, в телевизорах, так как выделяют много тепла (перегрев вреден для жидких кристаллов) и часто перегорают.

Электролюминесцентная панель

Монохромные ЖК-дисплеи некоторых часов и приборных индикаторов используют для подсветки электролюминесцентную панель. Эта панель представляет собой тонкий слой кристаллофосфора (например, сульфида цинка), в котором происходит электролюминесценция -- свечение под действием тока. Обычно светится зеленовато-голубым или жёлто-оранжевым светом.

Подсветка газоразрядными («плазменными») лампами

В течение первого десятилетия XXI века подавляющее большинство LCD-дисплеев имело подсветку из одной или нескольких газоразрядных ламп (чаще всего с холодным катодом -- CCFL, хотя недавно стали использоваться и EEFL). В этих лампах источником света является плазма, возникающая при электрическом разряде через газ. Такие дисплеи не следует путать с плазменными дисплеями, в которых каждый пиксель сам светится и является миниатюрной газоразрядной лампой.

Светодиодная (LED) подсветка

В начале 2010-х получили распространение ЖК-дисплеи, имеющие подсветку из одного или небольшого числа светодиодов (LED). Такие ЖК-дисплеи (в торговле нередко называемые LED TV или LED-дисплеями) не следует путать с настоящими LED-дисплеями, в которых каждый пиксель сам светится и является миниатюрным светодиодом.

Важнейшие характеристики ЖК-дисплеев:

1. тип матрицы определяется технологией, по которой изготовлен ЖК-дисплей;

2. класс матрицы; стандарт ISO 13406-2 выделяет четыре класса матриц;

• ISO 13406-2 -- Стандарт ISO на визуальную эргономику ЖК-дисплеев. Полное название «Ergonomic requirements for work with visual displays based on flat panels -- Part 2: Ergonomic requirements for flat panel displays». Известен потребителям как стандарт на «Битые пиксели»
• Дефектные пиксели
• Стандарт различает 4 класса качества ЖК-дисплеев, для каждого из которых допускается определенное количество неработающих пикселей из миллиона:
• Класс 1: 0 дефектных пикселей на миллион.
• Класс 2: до 2 дефектов типа 1 и 2 или до 5 дефектов типа 3 на миллион.
• Класс 3: до 5 дефектных пикселей типа 1; до 15 - типа 2; до 50 дефектных субпикселей на миллион.
• Класс 4: до 150 битых пикселей на миллион.
• Среди массово выпускаемых ЖК-панелей практически нет продукции 4-го класса.
• В стандарте определено 4 типа дефектных пикселов:
• Тип 1: постоянно горящие пиксели.
• Тип 2: постоянно негорящие пиксели.
• Тип 3: пиксели с другими дефектами, включая дефекты сабпикселов (ячеек RGB, составляющих пиксель), т.е. постоянно горящие красные, зелёные или голубые сабпиксели.
• Тип 4 (группа дефектных пикселов): несколько дефектных пикселов в квадрате 5 x 5 пикселов.

3. разрешение -- горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаются интерполяцией (ЭЛТ-мониторы также имеют фиксированное количество пикселей, которые также состоят из красных, зеленых и синих точек. Однако из-за особенностей технологии при выводе нестандартного разрешения в интерполяции нет необходимости);

4. размер точки (размер пикселя) -- расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением;

5. соотношение сторон экрана (пропорциональный формат) -- отношение ширины к высоте (5:4, 4:3, 3:2 (15ч10), 8:5 (16ч10), 5:3 (15ч9), 16:9 и др.);

6. видимая диагональ -- размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали;

7. контрастность -- отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек при заданной яркости подсветки. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению;

8. яркость -- количество света, излучаемое дисплеем (обычно измеряется в канделах на квадратный метр);

9. время отклика -- минимальное время, необходимое пикселю для изменения своей яркости. Составляется из двух величин:

· время буферизации (input lag). Высокое значение мешает в динамичных играх; обычно умалчивается; измеряется сравнением с кинескопом в скоростной съёмке. Сейчас (2011) в пределах 20--50 мс; в отдельных ранних моделях достигало 200 мс;

· время переключения. Указывается в характеристиках монитора. Высокое значение ухудшает качество видео; методы измерения неоднозначны. Сейчас практически во всех мониторах заявленное время переключения составляет 2--6 мс;

10. угол обзора -- угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению. Некоторые производители указывают в тех. параметрах своих мониторов углы обзора такие к примеру как: CR 5:1 -- 176/176°, CR 10:1 -- 170/160°. Аббревиатура CR (англ. contrast ratio) обозначает уровень контрастности при указанных углах обзора относительно перпендикуляра к экрану. При углах обзора 170°/160° контрастность в центре экрана снижается до значения не ниже чем 10:1, при углах обзора 176°/176° -- не ниже чем до значения 5:1.

Таким образом, полноценный монитор с ЖК-дисплеем состоит из высокоточной электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса с элементами управления. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.

• Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS (SFT, PLS) и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, применённого в конкретных разработках.
• Время отклика ЖК мониторов, сконструированных по технологии SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display -- кремниевая отражающая жидкокристаллическая матрица), уменьшено до 5 мс.
• Компании Sony , Sharp и Philips совместно разработали технологию PALC (англ. plasma addressed liquid crystal -- плазменное управление жидкими кристаллами), которая соединила в себе преимущества ЖК (яркость и насыщенность цветов, контрастность) и плазменных панелей (большие углы обзора по горизонтали и вертикали, высокая скорость обновления). В качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это означает наилучшую управляемость и качество изображения.
• TN + film (Twisted Nematic + film) (рисунок 7)-- самая простая технология. Слово «film» в названии технологии означает «дополнительный слой», применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно -- от 90 до 150°). В настоящее время приставку «film» часто опускают, называя такие матрицы просто TN. Способа улучшения контрастности и углов обзора для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности -- нет.
• Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселям не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И поскольку направление поляризации фильтра на второй пластине составляет как раз угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.
• К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость. Недостатки: худшая цветопередача, наименьшие углы обзора.
• Технология IPS (англ. in-plane switching), или SFT (super fine TFT) (рисунок 8), была разработана компаниями Hitachi и NEC в 1996 году.
• Эти компании пользуются разными названиями этой технологии -- NEC использует «SFT», а Hitachi -- «IPS».
• Технология предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Хотя с помощью IPS и удалось добиться увеличения угла обзора до 178°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.
• Рис. 7.
• По состоянию на 2008 год, матрицы, изготовленные по технологии IPS (SFT), -- единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB -- 24 бита, по 8 бит на канал. По состоянию на 2012 год выпущено уже много мониторов на IPS матрицах (e-IPS производства LG.Displays), имеющих 6 бит на канал. Старые TN-матрицы имеют 6-бит на канал, как и часть MVA.
• Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Поэтому отображение чёрного цвета близко к идеалу. При выходе из строя транзистора «битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а чёрным.
• При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.
• IPS в настоящее время вытеснено технологией Н-IPS, которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика и увеличением контрастности. Цветность лучших Н-IPS панелей не уступает обычным мониторам ЭЛТ. Н-IPS и более дешевая e-IPS активно используется в панелях размером от 20". LG Display, Dell, NEC, Samsung, Chimei остаются единственными производителями панелей по данной технологии.
• AS-IPS (Advanced Super IPS -- расширенная супер-IPS) -- также была разработана корпорацией Hitachi в 2002 году. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных панелей S-IPS, приблизив его к контрастности S-PVA панелей. AS-IPS также используется в качестве названия для мониторов корпорации NEC (например, NEC LCD20WGX2) созданных по технологии S-IPS, разработанной консорциумом LG Display.
• H-IPS A-TW (Horizontal IPS with Advanced True White Polarizer) -- разработана LG Display для корпорации NEC. Представляет собой H-IPS панель с цветовым фильтром TW (True White -- «настоящий белый») для придания белому цвету большей реалистичности и увеличения углов обзора без искажения изображения (исключается эффект свечения ЖК-панелей под углом -- так называемый «глоу-эффект»). Этот тип панелей используется при создании профессиональных мониторов высокого качества.
• AFFS (Advanced Fringe Field Switching, неофициальное название -- S-IPS Pro) -- дальнейшее улучшение IPS, разработана компанией BOE Hydis в 2003 году. Увеличенная напряжённость электрического поля позволила добиться ещё больших углов обзора и яркости, а также уменьшить межпиксельное расстояние. Дисплеи на основе AFFS в основном применяются в планшетных ПК, на матрицах производства Hitachi Displays.
• Технология VA (сокр. от vertical alignment -- вертикальное выравнивание) была представлена в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.
• Наследницей технологии VA стала технология MVA (multi-domain vertical alignment), разработанная компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160° (на современных моделях мониторов до 176--178°), при этом, благодаря использованию технологий ускорения (RTC), эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика. Они значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.
• Достоинствами технологии MVA являются глубокий чёрный цвет (при перпендикулярном взгляде) и отсутствие как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля. Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения.
• Аналогами MVA являются технологии:
• · PVA (patterned vertical alignment) от Samsung;
• · Super PVA от Sony-Samsung (S-LCD);
• · Super MVA от CMO;
• · ASV (advanced super view), так же называется ASVA (axially symmetric vertical alignment) от Sharp.
• Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским свойствам.
• PLS-матрица (plane-to-line switching) была разработана компанией Samsung как альтернатива IPS и впервые продемонстрирована в декабре 2010 года. Предполагается, что эта матрица будет на 15 % дешевле, чем IPS.
• Достоинства:
• · плотность пикселей выше по сравнению с IPS (и аналогична с *VA/TN);
• · высокая яркость и хорошая цветопередача;
• · большие углы обзора;
• · полное покрытие диапазона sRGB;
• · низкое энергопотребление, сравнимое с TN.
• Недостатки:
• · время отклика (5--10 мс) сравнимо с S-IPS, лучше чем у *VA, но хуже чем у TN.
• Компания Samsung не давала описания технологии PLS. Сделанные независимыми наблюдателями сравнительные исследования матриц IPS и PLS под микроскопом не выявили отличий. То, что PLS является разновидностью IPS, косвенно признала сама корпорация Samsung своим иском против корпорации LG: в иске утверждалось, что используемая LG технология AH-IPS является модификацией технологии PLS.
• 1.2 Плазменная панель
• Плазма представляет собой ионизированный газ. Концентрации положительных и отрицательных зарядов в плазме равны. Подавляющая часть вещества Вселенной находится в состоянии плазмы: и звезды, и галактические туманности, и межзвездная среда. Мы знаем, что около Земли плазма существует тоже.
• Летом 1964 года появился первый плазменный дисплей. На современные панели он был похож весьма отдаленно. Смешно, но он состоял всего из одного единственного пикселя. Сейчас в каждой панели их - миллионы.
• Естественно, дисплей из одного пикселя - не дисплей. Однако, не прошло и десяти лет, как приемлемые результаты были достигнуты.
• В 1983 году компания IBM представила 19 дюймов (48 см) оранжевый на черном монохромный дисплей который был способен отображать до четырех одновременных терминальных сессий. Из-за тяжелой конкуренции с монохромным ЖК-дисплеев, в 1987 году компания IBM планирует закрыть свой завод в штате Нью-Йорк, крупнейший плазмы в мире, в пользу обрабатывающей ЭВМ. следовательно, Ларри Вебер стал соучредителем стартапа компании Plasmaco с Стивен Глобус, а также Джеймс Кихоу, кто был в IBM директор завода, и купил завод от IBM. Вебер остался в Урбана являясь техническим директором до 1990 года, затем переехал в северной части штата Нью-Йорк для работы в Plasmaco.
• В 1992 году, компания Fujitsu представила первый в мире 21-дюймовый (53 см) полноцветный дисплей. Это был гибрид, плазменного дисплея, созданного в университете штата Иллинойс
• Плазменная панель -- устройство (рисунок 8) отображения информации, монитор, основанный на явлении свечения люминофора под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в ионизированном газе, иначе говоря в плазме.
• Рис. 8
• Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными пластинами, внутри которых расположены прозрачные электроды, образующие шины сканирования, подсветки и адресации. Разряд в газе протекает между разрядными электродами (сканирования и подсветки) на лицевой стороне экрана и электродом адресации на задней стороне.
• Особенности конструкции:

· суб-пиксель плазменной панели обладает следующими размерами 200 мкм x 200 мкм x 100 мкм;

· передний электрод изготовляется из оксида индия и олова, поскольку он проводит ток и максимально прозрачен.

· при протекании больших токов по довольно большому плазменному экрану из-за сопротивления проводников возникает существенное падение напряжения, приводящее к искажениям сигнала, в связи с чем добавляют промежуточные проводники из хрома, несмотря на его непрозрачность;

· для создания плазмы ячейки обычно заполняются газами -- неоном или ксеноном (реже используется гелий и/или аргон, или, чаще, их смеси) с добавлением ртути.

Существующая проблема в адресации миллионов пикселей решается расположением пары передних дорожек в виде строк (шины сканирования и подсветки), а каждой задней дорожки -- в виде столбцов (шина адресации). Внутренняя электроника плазменных экранов автоматически выбирает нужные пиксели. Эта операция проходит быстрее, чем сканирование лучом на ЭЛТ-мониторах. В последних моделях PDP обновление экрана происходит на частотах 400--600 Гц, что позволяет человеческому глазу не замечать мерцания экрана.

Работа плазменной панели состоит из трех этапов:

1. Инициализация, в ходе которой происходит упорядочивание положения зарядов среды и её подготовка к следующему этапу (адресации). При этом на электроде адресации напряжение отсутствует, а на электрод сканирования относительно электрода подсветки подается импульс инициализации, имеющий ступенчатый вид. На первой ступени этого импульса происходит упорядочивание расположения ионной газовой среды, на второй ступени разряд в газе, а на третьей -- завершение упорядочивания.

2. Адресация, в ходе которой происходит подготовка пикселя к подсвечиванию. На шину адресации подается положительный импульс (+75 В), а на шину сканирования отрицательный (-75 В). На шине подсветки напряжение устанавливается равным +150 В.

3. Подсветка, в ходе которой на шину сканирования подается положительный, а на шину подсветки отрицательный импульс, равный 190 В. Сумма потенциалов ионов на каждой шине и дополнительных импульсов приводит к превышению порогового потенциала и разряду в газовой среде. После разряда происходит повторное распределение ионов у шин сканирования и подсветки. Смена полярности импульсов приводит к повторному разряду в плазме. Таким образом, сменой полярности импульсов обеспечивается многократный разряд ячейки.

Один цикл «инициализация -- адресация -- подсветка» образует формирование одного подполя изображения. Складывая несколько подполей можно обеспечивать изображение заданной яркости и контраста. В стандартном исполнении каждый кадр плазменной панели формируется сложением восьми подполей.

Таким образом, при подведении к электродам высокочастотного напряжения происходит ионизация газа или образование плазмы. В плазме происходит емкостной высокочастотный разряд, что приводит к ультрафиолетовому излучению, которое вызывает свечение люминофора: красное, зелёное или синее. Это свечение, проходя через переднюю стеклянную пластину попадает в глаз зрителя.

1.3 Преимущества и недостатки

Плазма и ЖК-панели: экспресс-сравнение

Лучше узнать плюсы и минусы плазменных панелей можно в сравнении с их ближайшими конкурентами - LCD-телевизорами. Несмотря на внешнее сходство жидкокристаллических и плазменных панелей, в них применяются разные технологии.

Плазменная панель - это две стеклянные пластины, в проеме между которыми находится газообразная смесь. Сквозь газ пропускаются электрические разряды, и заряженный газ формирует картинку на экране, «зажигая» пиксели (простейшие элементы изображения).

ЖК-панели используют иную, «просветную» матрицу. Это - поляризованные слои прозрачного вещества, содержащего жидкие кристаллы, которые откликаются на пропускание (или блокирование) тока. Подсветкой служит флуоресцентная лампа, установленная внутри экрана.

Преимущества плазменных панелей:

1. Большая поверхность излучения.

2. Высокий уровень контрастности и глубины цветов, особенно по черному.

3. Богатство оттенков и хорошая цветонасыщенность.

4. Более натуральная передача движений.

5. Главным достоинством технологии изготовления плазменных панелей является возможность производить очень широкие экраны.

Возможные НЕДОСТАТКИ плазменных панелей:

1. Экран может выгорать как следствие высокой рабочей температуры.

2. Генерируется большее количество тепла.

3. Видна пикселизация - сегменты, зерно. Особенно - при отклонении угла обзора по вертикали.

4. Средний ресурс составляет 30 000 часов, то есть 9 лет, исходя из 8 часов просмотра в день.

5. Высокая цена

Преимущества ЖК-панелей:

1. Низкая рабочая температура исключает выгорание экрана.

2. Апробированная технология

3. Широкий угол обзора, особенно по вертикали.

4. Высокие показатели работы особенно по контрастности, яркости, интенсивности цвета.

5. Ресурс определен в 60,000 часов, после чего заменяется источник света (лампа), но не экран.

6. Небольшое потребление энергии, экран не излучает радиацию

Возможные Недостатки ЖК-панелей:

1. Контрастность и интенсивность основных цветов подавляют полутона и оттенки.

2. Проблема шлейфа (остаточного изображения или «кадра-призрака») не искоренена окончательно и усложняет качественную натуральную передачу движения.

3. Возможность обесцвечивания пикселей в виде черных или белых точек.

Глава 2. Решение задач

Задача №1

Расчет выпрямителя источников электропитания электронных устройств.

• Требуется:

1. Начертить принципиальную электро-схему однофазного мостового выпрямителя и описать работу.

2. Выбрать тип диодов выпрямителя.

4. Определить габаритную мощность трансформатора.

6. Построить переменные диаграммы:

6.1 напряжения и тока во вторичной обмотке трансформатора

6.2 напряжения и тока в активной нагрузке при отсутствии сглаживающего фильтра.

• Дано: P вых 0,01, U H ср 20В I H ср 1А
• Решение:
• Схема однофазного мостового выпрямителя (рисунок 9)
• Рисунок 9
• Рассчитываемый выпрямитель состоит из трансформатора, 4 диодов и сглаживающего фильтра. Диоды выпрямителя собраны по однофазной мостовой схеме. При этом к одной диагонали моста подключают вторичную обмотку трансформатора, а к другой - нагрузочное устройство.
• При выборе типа диода необходимо знать: максимальное обратное напряжение на диоде (U обр), среднее значение прямого тока через каждый диод (I пр.ср.).
• Для обеспечения надежной работы в выпрямителях требуется выполнения условий превышения значений прямого тока и обратного напряжения примерно на 30% по сравнению с расчетным.
• Где U 2 m - амплитудное значение напряжения вторичной обмотки на трансформаторе
• Средний прямой ток каждого диода мостового выпрямителя
• I пр.ср. =0,5I н.ср =0,51=0,51,3=0,65
• На основании выполненных расчетов по справочной литературе выбираем соответствующий тип диода с указанием основных его параметров.
• Д229Ж U обр.макс. 100В I пр.макс. 0,7А
• Определение габаритной мощности трансформатора.
• Действующие значение напряжения вторичной обмотки трансформатора U 2
• U 2 =
• Сопротивление нагрузке
• Максимальный ток вторичной обмотки трансформатора
• Действующие значение тока вторичной обмотки трансформатора.
• Габаритная мощность трансформатора для однофазной мостовой схемы выпрямителя.
• Где S 1 и S 2 расчетные мощности первичной и вторичной обмотки трансформатора.
• Расчет сглаживающего фильтра
• Сглаживающим фильтром называют устройство, предназначенное для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Коэффициент пульсаций на входе фильтра равен отношению амплитуды первой гармоники выпрямленного напряжения к среднему значению этого напряжения U н.ср.
• Для уменьшения коф-ента пульсации в выпрямительном устройстве небольшой мощности применяются сглаживающие фильтры, состоящие из резистора и емкости. В данной задаче рекомендовано использовать Г - образный RC фильтр.
• Коф-ент сглаживающего фильтра.
• Если выразить сопротивление в Ом, а емкость в мкФ, то при частоте напряжения питающей сети f c =50Гц. можно получить следующею формулу
• Величина сопротивления фильтра определяется исходя из оптимальной величины КПД фильтра (обычно 0,6-0,8) отсюда
• Значение емкости сглаживающего фильтра
• Рабочее напряжения конденсатора
• Для питания электронных устройств небольшой мощности обычно применяют двухполупериудные выпрямители двух типов: мостовые и с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора
• Двухполупериудный мостовой выпрямитель обладает лучшими технико-экономическими показателями, а именно повышенная частота пульсаций, относительно небольшое обратное напряжение, хорошее использование трансформатора, возможность работы от сети переменного тока без трансформатора.
• Временные диаграммы (рисунок 10)
• Рис. 10
• Задача №2
• Перевод чисел из двоичной системы счисления в десятичную.
• Выполнить перевод координат (таблица 1) в десятичную систему счисления и отметить точку на координатной плоскости, приняв за начало отсчёта точку А(60;20). Правильно сделав перевод и соединив последовательно все точки, получите рисунок.
• Табл. 1. Двоичная система исчисления

	Двоичная		Двоичная

• Табл. 2. Десятичная система исчисления (таблица 3)

	десятичная		десятичная

• Задача №3
• Однополупериодный выпрямитель.
• В транзисторном усилительном каскаде (рисунок 11) мощность входного сигнала Р вх при входном токе I вх. Определить коэффициент усиления каскада по напряжению, если сопротивление резистора в цепи коллектора равно R к, сопротивление нагрузки равно R н, а статический коэффициент усиления тока базы h 21э =40. Значения величин выбрать по варианту.
• Рис. 11
• Дано Р вх 0,170 мВт I вх 550 мкА R к 4700 Ом R н 400 Ом h 21э =40
• Решение: определяем входное сопротивление каскада:
• Определяем сопротивление эквивалентной нагрузки в колекторной цепи каскада:
• Задача №4
• Используя семейство выходных характеристик транзистора КТ312А в системе с общим эмиттером (рисунок 12), определить выходное сопротивление транзистора при токе базы I Б 0,6мА и напряжениях на коллекторе U К 5, 10, 15В. Построить график зависимости R вых = f (U К).
• По рис 10 определяем I к при: U к =5В I к =23мА, U к =10В I к =25мА,
• U к =15В I к =26мА
• Рис. 12
• На рисунке 13 мы видим график зависимости R вых = f (U К)
• Рис. 13
• Задача №5
• Определить частоту следования импульсов в транзиторном мультивибраторе (рисунок 14) если R Б1 =15 кОм, R Б2 =6,8 кОм, С Б1 =4700 пФ, С Б2 =0,05 мкФ.
• Рис. 14
• Период колебаний транзисторного мультивибратора.
• Частота импульсов
• Задача №6
• Для схемы однополупериодного выпрямителя (рисунок 15) определить выпрямленное напряжение U 0, если амплитуда напряжения первичной обмотки трансформатора U 1 m = 200 В, коф-ент трансформации n = 1.43.
• Рис 15
• Коэффициент трансформации трансформатора -- это величина, выражающая масштабирующую (преобразовательную) характеристику трансформатора относительно какого-нибудь параметра электрической цепи (напряжения, тока, сопротивления и т.д.).
• Заключение
• В данной работе мы рассмотрели ЖК панели и плазменные панели. Узнали разницу в принципе работы данных устройств, их плюсы и минусы. В целом принцип работы схож и назначение этих устройств.
• ЖК и плазменные панели как бы ведут соревнование между собой в качестве отображаемой картинки. В последнее время их совершенствование идет быстро и думаю, что в ближайшем будущем развитие технологий только ускорится.
• Решены задачи на изучения характеристик полупроводниковых приборов и электронных устройств:
• 1. Полевые транзисторы
• 2. МДП транзистор
• 3. Диоды
• 4. Полупроводниковые выпрямители
• 5. Усилительные каскады
• 6. Двоичные системы счисления в электроники
• Список литературы

1. История открытия жидких кристаллов. История открытия жидких кристаллов - раздел Образование [Электронный ресурс] // режим доступа http://allrefs.net/c12/3u5e2/p1/

2. Москатов Евгений Анатольевич «Электронная техника. Начало» 2010

3. Мухин И.А. Как выбрать ЖК-монитор? Компьютер-бизнес-маркет №4(292), январь 2005.

4. Мухин И.А. Развитие жидкокристаллических мониторов BROADCASTING Телевидение и радиовещание: 1 часть -- № 2(46) март 2005. С. 55-56; 2 часть -- №4(48) июнь-июль 2005.

5. Мухин И.А. Современные плоскопанельные отображающие устройства BROADCASTING Телевидение и радиовещание №1(37), январь-февраль 2004.

6. Мухин И.А., Украинский О.В. Способы улучшения качества телевизионного изображения, воспроизводимого жидкокристаллическими панелями Материалы доклада на научно-технической конференции «Современное телевидение». Москва, март 2006.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Рассмотрение принципов работы полупроводников, биполярных и полевых транзисторов, полупроводниковых и туннельных диодов, стабилитронов, варикапов, варисторов, оптронов, тиристоров, фототиристоров, терморезисторов, полупроводниковых светодиодов.

реферат , добавлен 14.03.2010


Характеристика полупроводниковых диодов, их назначение, режимы работы. Исследование вольтамперной характеристики выпрямительного полупроводникового диода, стабилитрона и работы однополупериодного полупроводникового выпрямителя. Определение сопротивления.

лабораторная работа , добавлен 05.06.2013


Изучение принципов функционирования видеомониторов и их компонентов, виды и классификация видеотерминальных устройств. Анализ особенностей различных технических и эксплуатационных характеристик дисплеев и исследование способов их усовершенствования.

дипломная работа , добавлен 13.07.2010


Разработка прибора, предназначенного для изучения полупроводниковых диодов. Классификация полупроводниковых диодов, характеристика их видов. Принципиальная схема лабораторного стенда по изучению вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов.

курсовая работа , добавлен 20.11.2013


Назначение и классификация полупроводниковых приборов, особенности их применения в преобразователях энергии и передаче информации. Система обозначений диодов и тиристоров, их исследование на стенде. Способы охлаждения расчет нагрузочной способности.

дипломная работа , добавлен 28.09.2014


Изучение свойств германиевого и кремниевого выпрямительных полупроводниковых диодов при изменении температуры окружающей среды. Измерение их вольт-амперных характеристик и определение основных параметров. Расчет дифференциального сопротивления диода.

лабораторная работа , добавлен 13.03.2013


Разработка и расчет основных характеристик усилительных каскадов. Сущность и применение графоаналитического метода. Вычисление параметров эквивалентных схем биполярных и полевых транзисторов. Нелинейные искажения и анализ данных в усилительном каскаде.

курсовая работа , добавлен 05.04.2009


Параметры интегральных полупроводниковых диодов и биполярных транзисторов в интервале температур 250-400К. Величина контактной разности потенциалов. Толщина квазинейтральной области. Глубина залегания эмиттерного перехода. Транзисторы с p-n переходом.

курсовая работа , добавлен 19.02.2013


Классификация, структура, принцип работы, обозначение и применение полупроводниковых диодов, их параметры. Расчет вольтамперных характеристик при малых плотностях тока. Особенности переходных характеристик диодов с р-базой. Методы производства диодов.

курсовая работа , добавлен 18.12.2009


Эффект увеличения мощности полезного сигнала при сравнительно точном сохранении его формы и спектрального состава. Методы анализа усилительных каскадов. Качество работы типовых усилительных каскадов с транзистором в роли активного электронного прибора.

В наше время технологии не стоят на месте, они стремительно развиваются, благодаря чему в мир выходят все новые, удивительные и высокотехнологичные устройства. Это касается и технологий изготовления LCD мониторов, которые на сегодняшний день пользуются наибольшим распространением и имеют самые большие перспективы. Но каково же устройство ЖК монитора и в чем его преимущества? Именно об этом и пойдет речь в данной публикации.

1. Что такое ЖК монитор

Для начала стоит разобраться, что же такое ЖК монитор. Для этого нужно понять, что такое LCD-дисплей. Как вы, наверное, уже догадались LCD это некое сокращение, полностью название имеет следующий вид – Liquid Crystal Display. В переводе на русский язык это означает жидкокристаллический дисплей. Таким образом, становится понятно, что ЖК и LCD – это одно и то же.

Данная технология построена на использовании специальных молекул жидких кристаллов, которые имеют уникальные свойства. Такие мониторы отличаются рядом неоспоримых преимуществ. Для того чтобы их понять стоит более детально разобрать принцип работы ЖК мониторов.

2. Устройство LCD монитора и принцип его работы

Как уже говорилось выше, для изготовления ЖК-дисплея используются специальные вещества, которые называются цианофенилами. Они находятся в жидком состоянии, однако при этом они имеют уникальные свойства, которые присущи кристаллическим телам. По сути – это такая жидкость, которая имеет анизотропию свойств, в частности оптических. Эти свойства связаны с упорядоченностью в ориентации молекул.

Принцип работы жидкокристаллических мониторов основывается на поляризационных свойствах молекул кристаллов. Эти молекулы способны пропускать исключительно ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой располагается в параллельной оптической плоскости поляроида (молекулы кристалла). Другие световые спектры кристаллы не пропускают. Другими словами, цианофенилы являются световыми фильтрами, пропускающими только определенный световой спектр – один из основных цветов. Такой эффект и называется поляризацией света.

Благодаря тому, что длинные молекулы жидких кристаллов меняют свое расположение в зависимости от электромагнитного поля, появилась возможность управления поляризацией. То есть в зависимости от силы воздействующего электромагнитного поля на циенофенилы они меняют свое расположение и форму, тем самым меняя углы преломления света и меняя свою поляризацию. Именно благодаря сочетанию электрооптических свойств кристаллов и способности принимать форму сосуда такие молекулы получили название – жидкие кристаллы.

Именно на таких свойствах и основывается принцип работы LCD монитора. Благодаря изменению силы электромагнитного поля молекулы жидких кристаллов меняют свое положение. Таким образом, формируется изображение.

2.1. Матрица ЖК-дисплея

Матрица ЖК мониторы – это массив, состоящий из множества мельчайших сегментов, которые имеют название – пиксели. Каждым из этих пикселей можно управлять в отдельности, благодаря чему и возникает определенная картинка. Матрица LCD монитора состоит из нескольких слоев. Ключевая роль принадлежит двум панелям, которые изготовлены из свободного от натрия, а также абсолютно чистого стеклянного материала. Этот материал имеет название субстрат (или в народе – подложка). Именно между этими двумя слоями и располагается тончайший слой жидких кристаллов.

Помимо этого на панелях имеются специальные бороздки, которые контролируют кристаллы, задавая им нужную ориентацию (положение). Эти бороздки расположены параллельно друг другу на панели и перпендикулярны расположению бороздок на другой панели. То есть, на одной панели они горизонтальны, а на другой вертикальны. Если посмотреть на экран через увеличительное стекло, то можно будет увидеть тончайшие полоски (вертикально и горизонтально). Они образуют маленькие квадратики – это и есть пиксели. Они бывают и круглой формы, но в подавляющем большинстве – квадратные.

Освещение жидкокристаллических панелей может реализовываться двумя способами:

• Отражение света;
• Прохождение света.

При этом плоскость поляризации световых потоков может поворачиваться на 90˚ в момент прохождения через одну панель.

В случае возникновения электрического поля, молекулы кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль этого поля. При этом угол поворота плоскости поляризации световых потоков меняется, и становится отличным от 90˚. Благодаря этому свет беспрепятственно проходит сквозь молекулы.

Такой поворот плоскости абсолютно невозможно заметить невооруженным глазом. Из-за этого появилась потребность в добавлении к стеклянным панелям еще двух других слоев, которые играют роль поляризационных фильтров. Они пропускают исключительно такие спектры световых лучей, ось поляризации которых соответствует установленному значению. Другими словами, благодаря дополнительным панелям в момент прохождения света через поляризатор он будет ослаблен. Интенсивность света зависит от угла между плоскостью поляризации (дополнительных панелей) и осью поляризатора (основные стеклянные панели).

Если напряжение отсутствует, то ячейка будет абсолютно прозрачной, так как первый поляризатор исключительно тот свет, который имеет соответствующее направление поляризации. Направление поляризации задается молекулами жидких кристаллов, и к тому времени, как свет поступит ко второму поляризатору, он уже будет повернут, чтобы пройти через него без затруднений.

В случае воздействия электрического поля поворот вектора поляризации осуществляется на меньший угол. Это в свою очередь делает второй поляризатор частично прозрачным для потоков света. Если сделать так, что поворот плоскости поляризации в молекулах жидких кристаллов вовсе будет отсутствовать, то свет будет полностью поглощаться вторым поляризатором. Другими словами при освещении задней части дисплея передняя часть будет качаться абсолютно черной.

2.2. Управление поляризацией в ЖК мониторах при помощи электродов

Учитывая это, разработчики оснастили дисплеи достаточным количеством электродов, которые создают разные электромагнитные поля в отдельных частях экрана (в каждом пикселе). Благодаря такому решению они достигли возможности, в условиях правильного управления потенциалами этих электродов, воспроизводить на экране дисплея буквы, и даже сложные разноцветные картинки. Эти электроды могут обладать любой формой и располагаются в прозрачном пластике.

Благодаря современным новшествам в технологии, электроды имеют весьма небольшие размеры – их практически не видно не вооруженным глазом. Благодаря этому на относительно небольшой площади дисплея можно разместить достаточно большое количество электродов, что позволяет увеличить разрешение ЖК-дисплея. Это в свою очередь позволяет улучшить качество отображаемой картинки и воспроизводить даже самые сложные картинки.

2.3. Получение цветного изображения

Принцип работы жидкокристаллических мониторов заключается в довольно сложных процессах. Однако благодаря этому пользователь получает высокое качество изображения на своем мониторе. Для того чтобы отображать цветную картинку, дисплею LCD необходима задняя подсветка, благодаря которой свет будет исходить из задней части экрана. Это позволяет пользователям наблюдать максимально высокое качество изображения, даже в условиях затемненной окружающей среды.

Принцип работы ЖК мониторов для вывода цветной картинки основывается на применении все тех же трех основных цветов:

• Синий;
• Зеленый;
• Красный.

Для получения этих спектров используется три фильтра, отсеивающие остальные спектры видимого излучения. При помощи комбинирования этих цветов для каждого пикселя (ячейки) достигается возможность вывода полноценной цветной картинки.

На сегодняшний день существует два способа для получения цветной картинки:

• Использование нескольких фильтров, расположенных друг за другом. Это приводит к малой доле пропускаемого света.
• Использование свойств молекул жидких кристаллов. Для отражения (или поглощения) излучения нужной длины можно изменять силу напряжения электромагнитного поля, которое влияет на расположение молекул жидких кристаллов, тем самым фильтруя излучение.

Каждый производитель выбирает свой вариант получения цветного изображения. Стоит отметить, что первый способ более простой, однако второй – более эффективный. Также стоит отметить, что для повышения качества изображения в современных ЖК-дисплеях, которые обладают высоким разрешением экрана, используется технология STN, позволяющая поворачивать плоскости поляризации света в кристаллах на 270˚. Также были разработаны такие типы матриц как TFT и IPS.

Именно TFT и IPS матрицы пользуются наибольшим распространением в наше время.

TFT – это Thin Film Transistor. Другими словами – это тонкопленочный транзистор, который управляет пикселем. Толщина такого транзистора составляет 0,1-0,01 микрон. Благодаря этой технологии появилась возможность достичь еще более высокого качества изображения путем управления каждым пикселем.

Технология IPS – это самая новая разработка, позволяющая достичь наивысшего качества изображения. Она предоставляет максимальные углы обзора, однако имеет большее время отклика. То есть медленнее реагирует на изменения напряжения. Однако разница во времени между 5 мс и 14 мс абсолютно не видна.

Теперь вы знаете, как работает ЖК монитор. Однако это еще не все. Существует такое понятие как частота обновления экрана.

3. Частота обновления экрана ЖК монитора

Частота обновления экрана – это характеристика, которая обозначает количество возможных изменений изображения в секунду – количество кадров в секунду. Измеряется этот показатель в Гц. Частота обновления экрана влияет на качество изображение, в частности на плавность движений. Максимальный видимый предел частоты составляет 120 Гц. Частоту выше этого предела мы увидеть не сможем, поэтому увеличивать ее нет смысла. Однако для того, чтобы монитор смог работать на такой частоте необходима мощная видеокарта, которая сможет выдавать те же 120 Гц с запасом.

Помимо этого, частота обновления экрана влияет на органы зрения и даже на психику. Выражается такое воздействие в первую очередь на усталости глаз. При низкой частоте мерцания глаза быстро устают и начинают болеть. Кроме этого, у людей со склонностью к эпилепсии могут вызываться припадки. Однако в современных LCD мониторах используются специальные лампы для подсветки матрицы, которые имеют частоту свыше 150 Гц, а указываемая частота обновления больше влияет на скорость смены картинки, но не на мерцание дисплея. Поэтому LCD мониторы меньше всего влияют на органы зрения и организм человека.

4. Как работает LCD-дисплей: Видео

4.1. Требуемая частота монитора для просмотра 3D

Для использования активных и поляризационных 3D очков используются LCD матрицы, имеющие частоту обновления экрана 120 Гц. Это необходимо для того, чтобы разделить изображения для каждого глаза, при этом частота для каждого глаза должна составлять не менее 60 Гц. Мониторы с частотой 120 Гц можно использовать и для обычных 2D фильмов или для игр. При этом плавность движений заметно лучше, нежели в мониторах с частотой 60 Гц.

Помимо этого, в таких мониторах используются специальные лампы или LED (светодиоды) подсветка, имеющая еще более высокую частоту мерцания, которая составляет около 480 Гц. Это в свою очередь существенно уменьшает нагрузку на органы зрения.

В современных мониторах можно встретить два метода реализации подсветки матрицы:

• LED – светодиодная подсветка;
• Люминесцентные лампы.

Все крупные производители переходят на использование LED подсветки, так как она имеет значительные преимущества перед люминесцентными лампами. Они ярче, компактнее, экономичнее и позволяют достичь более равномерного распределения света.

Благодаря использованию новейших технологий ЖК-мониторы абсолютно не уступают своим прямым конкурентам – плазменным панелям, а в некоторых случаях даже превосходят их.

Изобретение обеспечивает используемую на практике жидкокристаллическую панель, которая позволяет одновременно достигать характеристик высокоскоростного отклика, широкого угла обзора и высокого контраста. Жидкокристаллическая панель (2) включает в себя: p-типа, расположенный между парой подложек (10 и 20), и гребенчатые электроды (13 и 14), предназначенные для приложения к жидкокристаллическому материалу p-типа электрического поля, параллельного поверхности подложки. Жидкокристаллический материал p-типа выровнен вертикально относительно поверхности подложки в то время, когда электрическое поле не приложено. Гребенчатые электроды (13 и 14) имеют ширину электрода 5 мкм или меньше и промежуток электродов 15 мкм или меньше. Произведение анизотропии диэлектрической постоянной и анизотропии коэффициента преломления жидкокристаллического материала p-типа составляет 1,3 или больше и 3,1 или меньше. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 21 ил.

Рисунки к патенту РФ 2444035

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к жидкокристаллической панели и к устройству жидкокристаллического дисплея, в частности, к панели жидкокристаллического дисплея и к устройству жидкокристаллического дисплея, каждое из которых управляет передачей света путем создания искажения изгиба в жидкокристаллическом слое посредством приложения напряжения.

Предшествующий уровень техники

Устройства жидкокристаллического дисплея имеют малую толщину, малый вес и малое потребление энергии и используются в различных областях. Характеристика отображения таких устройств жидкокристаллического дисплея значительно улучшается с каждым годом. В результате в последнее время рабочие характеристики отображения устройств жидкокристаллического дисплея стали гораздо лучше, чем и у CRT (электронно-лучевых трубок).

Режим отображения устройства жидкокристаллического дисплея определяется тем, как жидкий кристалл выровнен в жидкокристаллической ячейке. Обычно различные режимы отображения известны как режимы отображения устройств жидкокристаллического дисплея.

Примеры таких режимов отображения известны как TN (твист Нематический) режим, MVA (режим многодоменного вертикального выравнивания), режим IPS (переключение в плоскости) и режим OCB (оптически компенсированного двойного лучепреломления). Устройства жидкокристаллического дисплея, в которых используются такие способы отображения, обычно изготовляют серийно.

Список литературы

Патентная литература

Патентная литература 1

Tokukaishou , № 57-618 (опубликована 5 января 1982 г.).

Патентная литература 2

Публикация заявки на японский патент, Tokukaihei , № 10-186351 (опубликована 14 июля 1998 г.).

Патентная литература 3

Публикация заявки на японский патент, Tokukaihei , № 10-333171 (опубликована 18 декабря 1998 г.).

Патентная литература 4

Публикация заявки на японский патент, Tokukaihei , № 11-24068 (опубликована 29 января 1999 г.).

Патентная литература 5

Публикация заявки на японский патент, Tokukai , № 2000-275682 (опубликована 6 октября 2000 г.).

Патентная литература 6

Публикация заявки на японский патент, Tokukai , № 2002-5357 (опубликована 20 февраля 2002 г.).

Непатентная литература

Непатентная литература 1

K. Ohmuro, S. Kataoka, T. Sasaki, and Y. Koike, "Development of Super-High-Image-Quality Vertical-Alignment-Mode LCD", SID 1997 Digest, No.33.3, p.845-848, 1997.

Непатентная литература 2

H. Yoshida, T. Kamada, K. Ueda, R. Tanaka, Y. Koike, K. Okamoto, P. L. Chen and J. Lin, "Multi-domain Vertically Aligned LCDs with Super-wide Viewing Range for Gray-scale Images", Asia Display/IMID"04 Digest, No. 12.2 (2004).

Непатентная литература 3

"R. A. Soref, "Field Effects in Nematic Liquid Crystals Obtained with Interdigital Electrodes", J. Appl. Phys., Vol. 45, No. 12, p.5466-5468, 1974.

Непатентная литература 4

R. Kiefer, B. Weber, F. Windschield, and G. Baur, "In-Plane Switching of Nematic Liquid Crystals", Proc. The 12th Int"l Disp. Res. Conf. (Japan Display"92), No.P2-30, p.547-550, 1992.

Непатентная литература 5

"P. L. Bos and J. A. Rahman, "An Optically "Self-Compensating" Electro-Optical Effect with Wide Angle of View", Technical Digest of SID Symp., p.273-276, 1993.

Непатентная литература 6

Y. Yamaguchi, T. Miyashita, and T. Uchida, "Wide-Viewing-Angle Display Mode for the Active-Matrix LCD Using Bend-Alignment Liquid-Costal Cell", Technical Digest of SID Symp., p.277-280, 1993.

Среди устройств жидкокристаллического дисплея с такими различными режимами отображения, например, как описаны выше, в общем, широкое распространение получило устройство жидкокристаллического дисплея, в котором используется режим TN.

Однако устройство жидкокристаллического дисплея, в котором используется режим TN, имеет недостатки, такие как медленный отклик и узкий угол обзора.

Режим MVA (см., например, Непатентную литературу 1 и 2) представляет собой режим отображения, в соответствии с которым формируется поле окантовки в результате обеспечения прорези для каждого электрода пикселя на подложке активной матрицы и, кроме того, предусмотрено ребро для управления выравниванием молекулы жидкого кристалла к противоэлектроду на противоподложке, обеспечивая, таким образом, множество направлений выравнивания молекул жидкого кристалла.

В режиме MVA устройство жидкокристаллического дисплея достигает широкого угла обзора благодаря наличию множества направлений разделения (многодоменное), в каждом из которых молекулы жидкого кристалла наклоняются в то время, когда подают напряжение. Кроме того, используя режим вертикального выравнивания, устройство жидкокристаллического дисплея в режиме MVA позволяет получать более высокий контраст по сравнению с устройствами жидкокристаллического дисплея, работающими в других режимах, таких как режим TN, режим IPS и режим OCB. Однако устройство жидкокристаллического дисплея с режимом работы MVA имеет недостатки, например: (i) процесс производства является сложным, и (ii) скорость отклика в устройстве жидкокристаллического дисплея, работающего в режиме TN, является низкой.

Среди других режимов отображения, описанных выше, режим IPS (см., например, непатентную литературу 3 и 4) известен как режим отображения, в соответствии с которым достигается широкий угол обзора, при использовании более простой конфигурации. Переключение молекул жидкокристаллического дисплея в пределах плоскости в режиме IPS работы устройства жидкокристаллического дисплея обеспечивает очень широкий угол обзора. Однако режим IPS также имеет недостаток, такой как низкая скорость отклика, как и в режиме TN, так и в режиме MVA. Кроме того, режим IPS не пригоден для мобильных устройств или устройств, установленных на борту транспортного средства, для которых требуется высокая скорость при низкой температуре.

В то же время среди различных режимов отображения режим OCB (см., например, непатентную литературу 5 и 6) представляет собой единственный режим отображения, который позволяет достичь высокой скорости отклика при использовании простой конфигурации, в которой нематические жидкие кристаллы просто расположены между двумя подложками, которые были подвергнуты обработке выравнивания в параллельных направлениях. Поэтому режим OCB особенно рекомендован для применения на борту транспортного средства, в котором характеристика отклика при низкой температуре может стать проблемой.

Однако при проявлении такого высокоскоростного отклика режим OCB требует операцию перехода от выравнивания с перекосом, которое представляет собой исходное выравнивание, к выравниванию с изгибом с управлением, когда источник питания включен. В соответствии с этим режим OCB требует схемы управления исходным переходом в дополнение к обычным схемам управления. Поэтому режиму OCB присущ фактор, связанный с повышением затрат. Кроме того, режим OCB обладает худшими характеристиками угла обзора по сравнению с режимом MVA и режимом IPS.

Кроме режимов отображения, описанных выше, предложен другой режим отображения для решения задачи обработки режима MVA. В таком режиме отображения осуществляют управление посредством поперечного электрического поля в режиме вертикального выравнивания, используя нематический жидкий кристалл p-типа, в качестве жидкокристаллического материала (см., например, патентную литературу 1-6).

В этом режиме отображения, в то время как поддерживаются высокие характеристики контраста благодаря вертикальному выравниванию, управление осуществляют, используя поперечное электрическое поле таким образом, что определяется направление выравнивания молекул жидкого кристалла. В режиме отображения конфигурация пикселей является простой, поскольку управление выравниванием посредством ребра, такого как в режиме MVA, не требуется. Кроме того, режим отображения позволяет получить отличные характеристики угла обзора.

В патентной литературе 3 и 4 описано, что изогнутое электрическое поле формируется посредством электрического поля; формируются два домена, имеющих директоры жидких кристаллов в направлениях, отличающихся друг от друга на 180 градусов; и в результате получают широкий угол обзора.

Однако режим отображения, описанный выше, имеет серьезную проблему, связанную с тем, что напряжение управления является высоким, и обеспечивается низкая пропускная способность света, хотя он имеет высокий контраст и отличные характеристики угла обзора, как описано выше. Кроме того, как и в режиме MVA, характеристика отклика режима отображения не достаточна для отображения движущихся изображений. Поэтому такой режим отображения еще не был введен в практическое использование.

Поэтому к настоящему времени не известна жидкокристаллическая панель и устройство жидкокристаллического дисплея, каждый из которых позволил бы одновременно достичь характеристик высокоскоростного отклика, широкого угла обзора и высокого контраста.

Краткое изложение существа изобретения

Настоящее изобретение было разработано с учетом описанных выше недостатков.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить применимую на практике жидкокристаллическую панель и применимое на практике устройство жидкокристаллического дисплея, каждое из которых позволяет одновременно достичь характеристик высокоскоростного отклика, широкого угла обзора и высокого контраста.

В этих условиях в результате тщательных исследований заявители настоящей заявки определили, что: (i) степенью выравнивания с изгибом (степенью изгиба молекул жидких кристаллов p-типа при выравнивании с изгибом) можно управлять путем установки в соответствующие условия конфигурации панели и значений физического свойства жидкокристаллического материала и (ii) высокая степень пропускания света может быть получена при применимом на практике напряжении управления путем управления степенью выравнивания с изгибом. В результате заявители настоящей заявки разработали настоящее изобретение. В результате вначале может быть получена высокая степень пропускания света, используя применимое на практике напряжение управления.

Для решения задач, описанных выше, жидкокристаллическая панель в соответствии с настоящим изобретением включает в себя: жидкокристаллический материал, расположенный между парой подложек, и электроды для приложения к жидкокристаллическому материалу электрического поля, параллельного поверхности подложки, жидкокристаллический материал включает в себя жидкокристаллический материал p-типа, жидкокристаллический материал p-типа вертикально выровнен относительно поверхности подложки, когда электрическое поле не приложено, электроды имеют ширину электрода 5 мкм или меньше, и промежуток между электродами составляет 15 мкм или меньше, жидкокристаллический материал p-типа имеет произведение ( · n) анизотропии диэлектрической постоянной и анизотропии n коэффициента преломления в диапазоне от 1,3 до 3,1.

Следует отметить, что в настоящем изобретении выражение "приложение электрического поля параллельно поверхности подложки" означает "приложение электрического поля так, что оно, по меньшей мере, включает в себя компонент, параллельный поверхности подложки". Кроме того, выражение "жидкокристаллический материал p-типа вертикально выровнен относительно поверхности подложки" означает "жидкокристаллический материал p-типа, по меньшей мере, включающий в себя компонент выравнивания вертикальный относительно поверхности подложки". Другими словами, значения терминов "параллельный" и "вертикальный" включают в себя "по существу, параллельный" и "по существу, вертикальный".

Жидкокристаллической панелью управляют, используя так называемое поперечное электрическое поле, которое расположено параллельно поверхности подложки, в то время как поддерживается высокая характеристика контраста благодаря вертикальному выравниванию. Это позволяет достичь широкой характеристики угла обзора и высокой характеристики контраста с использованием простой конфигурации пикселей. Кроме того, поскольку операция перехода к исходному изгибу не нужна, может быть достигнуто применяемое на практике выравнивание с изгибом.

В жидкокристаллической панели, как и в случае режима OCB, когда молекулы жидких кристаллов должны передвигаться, потоки молекулы жидких кристаллов работают в направлении, которое способствует движению молекул жидких кристаллов. Поэтому становится возможным обеспечить высокоскоростной отклик. Характеристика такого высокоскоростного отклика соответствуют степени выравнивания с изгибом. В жидкокристаллической панели степень выравнивания с изгибом зависит от физических свойств (в частности, · n) жидкокристаллического материала. Однако степень выравнивания с изгибом также изменяется в соответствии с шириной электрода и с промежутком между электродами. Путем установки значений ширины электрода и промежутка между электродами в пределах указанного выше диапазона становится возможным получить жидкокристаллическую панель, в которой степень деформации выравнивания жидких кристаллов будет большей, чем в обычной конфигурации.

В частности, путем установки ширины электрода для электродов, равной 5 мкм или меньше, и промежутка между электродами для электродов, равного 15 мкм или меньше, можно получить высокую степень пропускания света при практически применимом управляющем напряжении. Кроме того, путем установки ( · n) в диапазоне от 1,3 до 3,1 можно на практике получить высокую степень пропускной способности и характеристики высокоскоростной обработки. Поэтому в соответствии с описанной выше конфигурацией становится возможным обеспечить жидкокристаллическую панель, применимую на практике, позволяющую одновременно достичь характеристик (i) широкого угла обзора, который эквивалентен режиму MVA и режиму IPS, (ii) высокоскоростного отклика, настолько же быстрого или быстрее, чем в режиме OCB, и (iii) высокого контраста.

В жидкокристаллической панели произведение ( nd) толщины d слоя и анизотропии n коэффициента преломления жидкокристаллического материала предпочтительно составляет 0,3 мкм или больше и 0,7 мкм или меньше.

По мере того как nd становится больше, максимальная пропускания способность проявляет тенденцию становиться большей. Однако существует распределение разности фаз в пределах плоскости жидкокристаллической ячейки. В области, где nd превышает половину длины волны, пропускная способность проявляет тенденцию уменьшения, в то время как толщина d слоя жидкокристаллического материала увеличивается. Поэтому при установке nd в пределах диапазона, указанного выше, достигается высокая пропускная способность и может быть более надежно получен высокоскоростной отклик.

Кроме того, упругая константа k33 жидкокристаллического материала предпочтительно составляет 15 пН или больше.

Время для отклика затухания должно составлять приблизительно 10 мс или меньше таким образом, что затухание заканчивается в пределах одного кадра. Как описано выше, при использовании жидкокристаллического материала, имеющего упругую константу k33 15 пН или больше, затухание может быть закончено в пределах одного кадра. В результате как пропускная способность, так и скорость отклика затухания могут быть удовлетворительными.

Кроме того, жидкокристаллический материал предпочтительно включает в себя 10% или больше тетрациклического жидкокристаллического материала.

Упругая константа k33 становится больше при включении тетрациклического жидкокристаллического материала в жидкокристаллический материал. В частности, при включении 10% или больше тетрациклического жидкокристаллического материала в жидкокристаллический материал затухание может быть закончено в пределах одного кадра. Поэтому описанная выше конфигурация позволяет получить жидкокристаллическую панель, которая имеет очень высокое практическое значение.

Один конкретный пример жидкокристаллической панели, описанной выше, представляет собой жидкокристаллическую панель, в которой: жидкокристаллический материал p-типа представляет собой нематический жидкокристаллический материал p-типа; электроды представляют собой гребенчатые электроды, которые предусмотрены на, по меньшей мере, одной подложке из пары подложек; и нематический жидкокристаллический материал p-типа расположен в гомеотропическом выравнивании в момент времени, когда не приложено электрическое поле.

Жидкокристаллический материал предпочтительно включает в себя соединение, содержащее алкениловую группу.

Соединение, содержащие алкениловую группу, представляет собой материал, которого, по существу, равна 0 и выполняет функции агента уменьшения вязкости. Поэтому при включении соединения, содержащего алкениловую группу, в жидкокристаллический материал вязкость жидкокристаллического материала может быть уменьшена и время отклика может быть существенно сокращено.

Жидкокристаллическая панель предпочтительно включает в себя пленку выравнивания, изготовленную из силоксанового неорганического материала на противоположной поверхности, по меньшей мере, одной подложки из пары подложек, при этом противоположная поверхность обращена к жидкокристаллическому слою, изготовленному из жидкокристаллического материала.

Пленка выравнивания, изготовленная из силоксанового неорганического материала, обладает низким сопротивлением пленки по сравнению с органической пленкой выравнивания, такой как полиимидная пленка выравнивания, и электрический заряд может быть легко высвобожден. Поэтому можно предотвратить формирование послеизображения даже в случае, когда используется жидкокристаллический материал, имеющий высокую анизотропию диэлектрической постоянной, хотя такой жидкокристаллический материал имеет относительно высокое содержание ионных примесей и проявляет тенденцию формирования послеизображения.

Кроме того, предпочтительно, чтобы в жидкокристаллической панели электроды были предусмотрены на одной подложке из пары подложек, и электродная пленка, которая закрывает всю область дисплея, была предусмотрена на другой подложке.

Таким образом, электродная пленка, которая закрывает всю область дисплея, предусмотрена на подложке, противоположной подложке, на которой предусмотрен электрод для приложения к жидкокристаллическому материалу электрического поля, параллельного поверхности подложки. Это позволяет улучшить характеристику напряжение/пропускная способность по сравнению со случаем, когда электродная пленка не предусмотрена. Поэтому в соответствии с описанной выше конфигурацией такую же пропускную способность, что и пропускная способность в случае, когда электродная пленка не предусмотрена, можно получить при более низком напряжении, чем напряжение в случае, когда электродная пленка не предусмотрена.

Кроме того, для решения упомянутых выше задач устройство жидкокристаллического дисплея по настоящему изобретению включает в себя жидкокристаллическую панель по настоящему изобретению.

Поэтому настоящее изобретение позволяет обеспечить применяемое на практике устройство дисплея, позволяющее одновременно достичь характеристики высокоскоростного отклика, широкого угла обзора и высокого контраста.

Как описано выше, каждая из жидкокристаллической панели и устройства жидкокристаллического дисплея в соответствии с настоящим изобретением осуществляет управление, используя так называемое поперечное электрическое поле, которое расположено параллельно поверхности подложки при поддержании высокого контраста благодаря вертикальному выравниванию.

Это позволяет достичь характеристики широкого угла обзора и характеристики высокого контраста при простой конфигурации пикселей. Кроме того, поскольку исходная операция перехода к изгибу является ненужной, может быть достигнуто применяемое на практике выравнивание с изгибом.

В частности, когда жидкокристаллическая панель и устройство жидкокристаллического дисплея выполнены так, что имеют электроды, ширина электродов которых установлена равной 5 мкм или меньше, и промежуток между электродами установлен равным 15 мкм или меньше, может быть получена высокая степень пропускной способности при применяемом на практике напряжении управления. Кроме того, при установке · n в диапазоне от 1,3 до 3,1 на практике может быть получена высокая пропускная способность и высокоскоростной отклик. Поэтому в соответствии с настоящим изобретением становится возможным обеспечить применяемую на практике жидкокристаллическую панель, позволяющую одновременно достичь характеристик (i) широкого угла обзора, эквивалентного режиму MVA или режима IPS, (ii) высокоскоростного отклика, настолько быстрого или быстрее, чем в режиме OCB, и (ii) высокого контраста.

Краткое описание чертежей

На чертежах:

Фиг. 1 изображает общий вид с покомпонентным представлением деталей, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию существенной части жидкокристаллической панели в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 изображает вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию существенной части жидкокристаллической панели, показанной на фиг. 1.

Фиг. 3 изображает вид в поперечном сечении с покомпонентным представлением деталей, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию устройства жидкокристаллического дисплея в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 изображает схема, иллюстрирующая взаимосвязь между направлениями оси передачи поляризаторов и направлением приложения электрического поля в жидкокристаллической панели, показанной на фиг. 1.

Фиг. 5(а) и 5(b) изображают схемы, иллюстрирующие состояние поворота молекул жидких кристаллов p-типа в жидкокристаллической панели, показанной на фиг. 1, где Фиг. 5(а) изображает общий вид существенной части жидкокристаллической панели в то время, когда электрическое поле не приложено, и фиг. 5(b) изображает общий вид существенной части жидкого кристалла в то время, когда приложено электрическое поле.

Фиг. 6 изображает диаграмму, представляющую эквипотенциальные кривые жидкокристаллической ячейки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 изображает схему, иллюстрирующую распределение директора молекул жидкого кристалла p-типа в жидкокристаллической ячейке, показанной на фиг. 6.

Фиг. 8 изображает схему, иллюстрирующую распределение директора жидкого кристалла p-типа в жидкокристаллической ячейке в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 изображает диаграмму, иллюстрирующую распределение пропускной способности в жидкокристаллической ячейке, показанной на Фиг. 8.

Фиг. 10 изображает диаграмму, иллюстрирующую распределение пропускной способности и распределение разности фаз в жидкокристаллической ячейке в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11 изображает диаграмму, иллюстрирующую распределение пропускной способности и распределение разности фаз в жидкокристаллической ячейке, которая имеет другой интервал между электродами, чем в жидкокристаллической ячейке, показанной на Фиг. 10.

Фиг. 12 изображает диаграмму, иллюстрирующую характеристику напряжения/пропускной способности жидкокристаллической панели, изготовленной в Примере 1.

Фиг. 13 изображает диаграмму, иллюстрирующую зависимость от температуры характеристики отклика жидкокристаллической панели, изготовленной в соответствии с Примером 1.

Фиг. 14 изображает схему, представляющую потоки молекул жидких кристаллов в слое жидких кристаллов в жидкокристаллической панели, изготовленной по Примеру 1.

Фиг. 15 изображает диаграмму, иллюстрирующую взаимозависимость между максимальной пропускной способностью и временем отклика затухания жидкокристаллической панели, изготовленной по Примеру 5.

Фиг. 16 изображает диаграмму, иллюстрирующую взаимосвязь между временем отклика затухания и содержанием тетрациклического жидкокристаллического материала в жидкокристаллической панели, изготовленной по Примеру 6.

Фиг. 17(a) изображает вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию существенной части испытуемой ячейки, используемой при оценке послеизображения, и фиг. 17(b) изображает вид сверху, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию существенной части испытуемой ячейки, показанной на фиг. 17(а).

Фиг. 18 изображает вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию существенной части жидкокристаллической ячейки, используемой в устройстве жидкокристаллического дисплея в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 19 изображает диаграмму, иллюстрирующую характеристику напряжения/пропускной способности жидкокристаллической панели, изготовленной по Примеру 9.

Фиг. 20 изображает схему, иллюстрирующую распределение электрического поля и распределение директора жидкого кристалла в жидкокристаллической ячейке в то время, когда напряжение 7В прикладывают к жидкокристаллической панели, изготовленной по Примеру 9.

Фиг. 21 изображает вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию существенной части жидкокристаллической панели в соответствии с еще одним другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Описание вариантов осуществления изобретения

Ниже подробно поясняются варианты осуществления настоящего изобретения.

Вариант 1 осуществления

Один вариант осуществления настоящего изобретения поясняется ниже со ссылкой на фиг. 1 до фиг. 17 (a) и (b).

Фиг. 3 изображает вид в поперечном сечении с покомпонентным представлением деталей, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию устройства жидкокристаллического дисплея в соответствии с описываемым вариантом осуществления.

Как показано на фиг. 3, устройство 1 жидкокристаллического дисплея в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя жидкокристаллическую панель 2, схему 3 управления и заднюю подсветку 4 (устройство освещения). Конфигурации схемы 3 управления и задней подсветки 4 являются такими же, как и конфигурации обычной схемы управления и задней подсветки, и поэтому их пояснение здесь опущено.

Фиг. 1 и 2 изображают типичные конфигурации панели, как один пример жидкокристаллической панели 2, в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

Фиг. 1 изображает общий вид с покомпонентным представлением деталей, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию существенной части жидкокристаллической панели 2. Фиг. 2 изображает вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию существенной части жидкокристаллической панели 2.

В следующем пояснении предполагается, что подложка на стороне поверхности дисплея (подложка на стороне, где присутствует зритель) представляет собой верхнюю подложку, и другая подложка представляет собой нижнюю подложку.

Как показано на фиг. 1-3, жидкокристаллическая панель 2 в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя пару подложек 10 и 20, предусмотренных как подложка электрода (подложка массива, подложка элемента) и противоположная подложка, которые расположены противоположно друг другу. Между парой подложек 10 и 20 расположен жидкокристаллический слой 30, который предусмотрен как средний слой для отображения и включает в себя жидкокристаллический материал p-типа.

По меньшей мере, одна из пары подложек 10 и 20 включает в себя прозрачную подложку, такую как стеклянная подложка. Кроме того, на одной поверхности подложки 10, поверхность которой противоположна подложке 20, снабжена выравнивающей пленкой 12, то есть так называемой пленкой вертикального выравнивания, и на одной поверхности подложки 20, поверхность которой противоположна подложке 10, снабжена выравнивающей пленкой 22, которая также представляет собой так называемую пленку вертикального выравнивания.

Пленка вертикального выравнивания представляет собой пленку выравнивания, которая выравнивает вертикально относительно поверхности подложки молекулы жидких кристаллов в жидкокристаллическом слое, когда электрическое поле не приложено. Следует отметить, что значение термина "вертикально" включает в себя "по существу, вертикально".

В соответствии с этим, как показано на фиг. 1, молекулы 31 жидких кристаллов p-типа жидкокристаллического слоя 30 проявляют гомеотропическое выравнивание, когда напряжение не приложено.

Кроме того, одна из подложек 10 и 20 включает в себя средство приложения электрического поля, предназначенное для приложения к жидкокристаллическому слою 30 электрического поля, которое расположено параллельно поверхности подложки. Такое электрическое поле представляет собой так называемое поперечное электрическое поле. Следует отметить, что значение термина "параллельный", указанного выше, включает в себя "по существу, параллельный".

В настоящем варианте осуществления подложка 10 включает в себя стеклянную подложку 11, и подложка 20 включает в себя стеклянную подложку 21. На стеклянной подложке 11 подложки 10 предусмотрена пара гребенчатых электродов 13 и 14 (электрод пикселя и общий электрод) как средство приложения электрического поля.

Гребенчатые электроды 13 и 14 могут быть изготовлены из прозрачного электродного материала, такого как ITO (оксид индия и олова), или металла, такого как алюминий. Материал гребенчатых электродов 13 и 14 не ограничен чем-либо конкретным.

Пленка 12 выравнивания предусмотрена так, что она закрывает гребенчатые электроды 13 и 14. Следует отметить, что материал пленок 12 и 22 выравнивания и способ формирования пленок 12 и 22 выравнивания не ограничен чем-либо конкретным. Пленки 12 и 22 выравнивания могут быть сформированы, например, при наложении известного материала пленки выравнивания, имеющего функцию регулирования вертикального выравнивания, на гребенчатые электроды 13 и 14.

Электродная подложка и противоподложка могут быть изготовлены, например, из подложки матрицы, такой как подложка матрицы TFT и подложка цветного светофильтра. Однако в настоящем варианте осуществления электродная подложка и противоподложка не ограничены этим.

Как показано на фиг. 1-3, поляризатор 35 предусмотрен на противоположной поверхности подложки 10 относительно поверхности, которая обращена к жидкокристаллическому слою 30, и поляризатор 36 предусмотрен на противоположной поверхности подложки 20 относительно поверхности, которая обращена к жидкокристаллическому слою 30.

Кроме того, как показано на фиг. 3, в случае необходимости, волновая пластина 37 предусмотрена между подложкой 10 и поляризатором 35, и волновая пластина 38 предусмотрена между подложкой 20 и поляризатором 36. Следует отметить, что волновая пластина 37 или 38 может быть предусмотрена только на одной поверхности жидкокристаллической панели 2. В случае устройства дисплея, в котором используется только свет, пропускаемый из передней поверхности, волновыми пластинами 37 и 38 можно пренебречь.

Жидкокристаллическая ячейка 5 жидкокристаллической панели 2 сформирована, например, как показано на фиг. 2, (i) путем соединения подложки 10 с подложкой 20 через прокладку 33, используя уплотнительный агент 34, и (ii) путем заполнения и уплотнения среды, содержащей жидкокристаллический материал p-типа, в качестве жидкокристаллического материала в промежутке между подложками 10 и 20. Пример жидкокристаллического материала p-типа представляет собой материал из нематических жидких кристаллов p-типа.

Жидкокристаллическая панель 2 сформирована путем закрепления на жидкокристаллической ячейке 5 волнистых пластин 37 и 38 и поляризаторов 35 и 36, как описано выше.

Фиг. 4 изображает взаимосвязь направления оси пропускания поляризаторов 35 и 36 и направления приложения электрического поля. Как показано на фиг. 4, поляризаторы 35 и 36 предусмотрены таким образом, что направления осей передачи поляризаторов 35 и 36 являются ортогональными, и угол между каждым из направлений осей передачи и направлением приложения электрического поля составляет 45 градусов.

Фиг. 5(а) и 5(b) изображают состояния поворота молекул 31 жидких кристаллов p-типа в результате приложения электрического поля по направлениям директоров жидких кристаллов. Фиг. 5(а) изображает общий вид существенной части жидкокристаллической панели 2 в то время, когда электрическое поле не приложено. Фиг. 5(b) изображает общий вид существенной части жидкого кристалла в то время, когда электрическое поле приложено.

Настоящий режим, как описано выше, представляет собой один тип режимов отображения, в соответствии с которым электрическое поле, параллельное поверхности подложки, приложено в результате использования гребенчатых электродов 13 и 14.

В настоящем режиме, как показано на фиг. 5(а), когда электрическое поле не приложено, молекулы 31 жидких кристаллов выравниваются вертикально относительно поверхности подложки. С другой стороны, когда приложено электрическое поле, линия электрического потока изгибается так, что формируется полукруг. В соответствии с этим, как показано на фиг. 5(b), молекулы 31 жидкого кристалла p-типа расположены с выравниванием с изгибом в виде дуги в направлении толщины подложки. В результате молекулы 31 жидких кристаллов p-типа проявляют двойное лучепреломление относительно света, пропускаемого в направлении, перпендикулярном поверхности подложки.

В этом режиме, хотя поддерживается высокий контраст, благодаря вертикальному выравниванию управление с использованием поперечного электрического поля осуществляется таким образом, что определяют направление, в котором выровнены молекулы 31 жидких кристаллов p-типа. В соответствии с этим нет необходимости управлять выравниванием, используя ребро, как в режиме MVA. Кроме того, настоящий режим обладает отличной характеристикой угла обзора при простой конфигурации пикселя.

Кроме того, поскольку управление с использованием поперечного электрического поля осуществляют путем использования жидкокристаллического материала p-типа в режиме вертикального выравнивания, как описано выше, изогнутое электрическое (дуговое электрическое поле) формируется в результате приложения электрического поля, и формируются два домена, имеющих направления директоров, отличные друг от друга на 180 градусов. В результате может быть получена характеристика широкого угла обзора.

Настоящее изобретение достигается на основе определения того, что степенью выравнивания с изгибом можно управлять без ограничений путем изменения конфигурации панели и физических свойств используемого жидкокристаллического материала. "Степень выравнивания с изгибом" означает, в какой степени молекулы 31 жидкого кристалла p-типа, расположенные с выравниванием с изгибом, как показано на фиг. 5(b), изогнуты (ниже называется "кривизной").

В соответствии с настоящим изобретением степень выравнивания с изгибом может быть увеличена таким образом, что может быть получена высокая степень пропускания света. Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, поскольку, как описано выше, степенью выравнивания с изгибом можно управлять без ограничений, может быть достигнута характеристика высокоскоростного отклика при использовании эффекта потока, как в режиме OCB. В соответствии с этим настоящее изобретение имеет очень высокое практическое значение.

В режиме OCB переход от выравнивания с перекосом к выравниванию с изгибом возникает при несколько большем напряжении, чем критическое напряжение управления. Выравнивание с изгибом в это время проявляет максимальную кривизну. Поэтому в режиме OCB осуществляется отображение серой шкалы между выравниванием с изгибом, представляющим максимальную кривизну, и выравниванием с изгибом, имеющим меньший изгиб в момент времени, когда приложено высокое напряжение.

В то же время в настоящем режиме отображение серой шкалы осуществляют между (i) выравниванием с изгибом, имеющим большую кривизну в момент времени, когда приложено высокое напряжение, и (ii) вертикальным выравниванием в момент времени, когда напряжение не приложено. В этом случае максимальная кривизна зависит от приложенного напряжения. Чем больше становится напряженность электрического поля, тем большей становится максимальная кривизна. Таким образом, степенью выравнивания с изгибом и максимальной кривизной можно управлять без ограничений посредством ширины L электрода, промежутка S между электродами (расстояние между электродами) и зазора d между ячейками (толщина слоя жидкокристаллического материала, толщина жидкокристаллического слоя 30). В результате настоящий режим может иметь максимальную кривизну, равную или большую, чем в режиме OCB. Это позволяет достичь высокоскоростного отклика, который равен или быстрее, чем в режиме OCB.

Фиг. 6 изображает эквипотенциальные кривые жидкокристаллической ячейки 5 в момент времени, когда напряжение 7 В приложено к жидкокристаллической ячейке 5. Жидкокристаллическая ячейка 5 имеет ширину L электрода 3 мкм промежуток S между электродами 4 мкм гребенчатых электродов 13 и 14 и зазор d между ячейками 4 мкм. Таким образом, фиг. 6 изображает эквипотенциальные кривые жидкокристаллической ячейки 5 в момент времени, когда напряжение (прямоугольный импульс) 7 В приложен между гребенчатыми электродами 13 и 14.

В этом случае молекулы 31 жидких кристаллов p-типа выравниваются в соответствии с силой изгиба через интерфейс и с распределением интенсивности электрического поля, показанного эквипотенциальными кривыми. Фиг. 7 изображает распределение директора молекул 31 жидких кристаллов p-типа в жидкокристаллической ячейке 5 в данном случае. В результате приложения напряжения молекулы 31 жидких кристаллов плавно переходят из гомеотропического выравнивания к выравниванию с изгибом. Таким образом, при нормальном управлении жидкокристаллический слой 30 всегда проявляет выравнивание с изгибом, и может быть достигнут высокоскоростной отклик в отклике от уровня серой шкалы на другой уровень серой шкалы.

Кроме того, фиг. 7 изображает, что в области, где гребенчатые электроды 13 и 14 не присутствуют, в отличие от области над гребенчатыми электродами 13 и 14, степень искажения с изгибом выше и коэффициент оптической модуляции больше. Ниже это описано более подробно.

Фиг. 8 изображает распределение директора жидкокристаллической ячейки 5 в то время, когда напряжение 3,5 В прикладывают к жидкокристаллической ячейке 5. Жидкокристаллическая ячейка 5 имеет ширину L электрода 2,6 мкм, промежуток S между электродами 7,8 мкм гребенчатых электродов 13 и 14 и зазор d между ячейками 4 мкм. Следует отметить, что используемый жидкокристаллический материал p-типа имеет анизотропию () диэлектрической постоянной, составляющую 20,8, и анизотропию ( n) коэффициента преломления 0,14.

Данный режим существенно отличается от других режимов отображения, таких как режим IPS и режим OCB, в соответствии с каждым из которых электрическое поле прикладывается параллельно поверхности подложки. Различие состоит в том, что, как показано на фиг. 8, в данном режиме жидкокристаллические молекулы 31 p-типа всегда выровнены вертикально в областях в центре каждого электрода и в центре между электродами.

Фиг. 9 изображает распределение пропускной способности в жидкокристаллической ячейке 5 в момент времени, когда напряжение 6 B прикладывают к жидкокристаллической ячейке 5, использовавшейся на фиг. 8. Фиг. 9 изображает распределение пропускной способности в области, соответствующей области, показанной на фиг. 8. Следует отметить, что в каждой из схем и таблиц, представленных ниже, показана пропускная способность на основе предположения, что пропускная способность в 100% представляет собой оптическую пропускную способность жидкокристаллической панели 2 в то время, когда напряжение не приложено, и что пропускная способность в 100% равна 1 (опорное значение).

Как показано на фиг. 9, пропускная способность в 90% или больше может быть получена в зависимости от положения в жидкокристаллической ячейке 5. Однако свет не проходит через области в центре каждого электрода и в центре между электродами. Поэтому жидкокристаллическая ячейка 5, в целом, обеспечивает пропускную способность только приблизительно в 65%.

Фиг. 10 изображает диаграмму, иллюстрирующую распределение пропускной способности и распределение разности фаз в пределах жидкокристаллической ячейки 5 в то время, когда электрическое поле приложено к жидкокристаллической ячейке 5, которая имеет ширину L электрода 4 мкм, промежуток S между электродами 4 мкм и зазор d ячейки 4 мкм и в которой используется в качестве жидкокристаллического материала p-типа "MLC-6262" (наименование продукта, произведенного компанией Merck Ltd., =18,5 и n=0,1450). Фиг. 11 изображает диаграмму, иллюстрирующую распределение пропускной способности и распределение разности фаз в жидкокристаллической ячейке 5, которые измеряли в тех же условиях, как и в случае по фиг. 10, за исключением того, что промежуток S между электродами составлял 12 мкм.

Следует отметить, что свет для измерения, используемый в описанных выше измерениях, имел длину волны 550 нм, и напряжение 12 В прикладывали между гребенчатыми электродами 13 и 14. Положение гребенчатых электродов 13 и 14 относительно положения для измерения показано штрихпунктирной линией с двумя точками.

Как показано на фиг. 10 и 11, в результате приложения напряжения разность фаз ( nd) становится больше и пропускная способность также повышается. Однако пропускная способность уменьшается в части, где разность фаз больше чем /2 (соответствует 275 нм в данном измерении).

Этот результат показывает, что, хотя разность фаз должна увеличиваться при приложении напряжения для увеличения пропускной способности, разность фаз, увеличенная слишком сильно, превышает /2, что скорее снижает пропускную способность.

Разность фаз возникает в результате поворота молекул жидких кристаллов из-за приложения напряжения. Однако существует оптимальный диапазон для разности фаз, как описано выше. Это обозначает, что физические свойства (в частности, и n) жидкого кристалла также имеют соответствующие оптимальные диапазоны.

В результате сравнения фиг. 10 и 11 можно видеть, что пропускная способность света улучшается в результате увеличения промежутка S между электродами. Однако, поскольку напряженность электрического поля уменьшается, характеристика отклика ухудшается. Поскольку сам настоящий режим представляет собой режим высокоскоростного отображения для практического использования, следует учитывать баланс между характеристикой отклика и пропускной способностью, когда определяют ширину L электрода и промежуток S между электродами. Следующее, в частности, проверялось в этих примерах.

Пример 1

Вначале применяют материал выравнивающей пленки "JALS-204" (наименование продукта, 5 мас.% (содержание твердого), раствор -бутиролактона, производства корпорации JSR), используя способ центрифугирования, на стеклянную подложку 11, на которой были предусмотрены гребенчатые электроды 13 и 14, изготовленные из ITO и которые имели ширину L электрода 4 мкм и промежуток S между электродами 4 мкм и толщину электрода 1000 Å. Затем стеклянную подложку 11 с материалом выравнивающей пленки прогревали при температуре 200°C в течение 2 часов для формирования подложки 10. Толщина полученной выравнивающей пленки 12 составила 600 Å (60 нм).

Затем выравнивающую пленку 22, которая была идентичной выравнивающей пленке 12, сформировали на стеклянной подложке 22 для формирования подложки 20 таким же образом, как подложку 10, за исключением того, что гребенчатые электроды 13 и 14 не были предусмотрены на стеклянной подложке 21.

После этого на подложке 10 распределили слой из шариков из полимерной смолы "Micropearl SP" (наименование продукта, изготовленного компанией Sekisui Chemical Co. Ltd.) в качестве прокладки 33, которые имели диаметр 4 мкм. Тем временем, на подложку 20 посредством печати нанесли уплотнительную полимерную смолу "Struct Bond XN-21-S" (наименование продукта производства Mitsui Toatsu Chemicals, Inc) в качестве уплотнительного агента 34.

Затем жидкокристаллическую ячейку 5 заполнили материалом "ZLI-2293" (наименование продукта производства копании Merck Ltd., нематический жидкокристаллический материал p-типа =10 и n=0,136) в качестве жидкокристаллического материала и герметизировали способом вакуумного заполнения для формирования жидкокристаллического слоя 30. После этого поляризаторы 35 и 36 соединили с передней и задней поверхностями жидкокристаллической ячейки 5 для изготовления жидкокристаллической панели 2, которая имела конфигурацию, показанную на фиг. 2. Соотношение между направлением приложения электрического поля и направлениями осей пропускания поляризаторов 35 и 36 в это время было таким, как показано на фиг. 4.

Фиг. 12 изображает характеристику напряжения/пропускной способности изготовленной таким образом жидкокристаллической панели 2 при комнатной температуре (25 °C).

На фиг. 12 ясно видно, что максимальная пропускная способность (Tmax) жидкокристаллической панели 2 была выше чем 0,5 (то есть 50%) и пропускную способность можно было существенно улучшить при использовании применяемого на практике управляющего напряжения, по сравнению с обычными технологиями (например, патентная литература 4).

Таким образом, технология, описанная в патентной литературе 4, позволяет обеспечить только определенную степень пропускной способности (пропускную способность), приблизительно в 14%, например, при 40 В (см. фиг. 10 патентной литературы 4). В то же время жидкокристаллическая панель 2 может обеспечить пропускную способность приблизительно в 50% при напряжении от приблизительно 6 В до 10 В и максимальную пропускную способность (Tmax) выше чем 50% при напряжении приблизительно от 7 В до 8 В.

Как описано выше, при управлении с использованием поперечного электрического поля в настоящее время типично используют напряжение управления от 6 В до 7 В. Когда напряжение управления становится больше чем 9 В, требуется задающий модуль, имеющий высокое напряжение пробоя. Поэтому для практического использования управляющее напряжение предпочтительно составляет меньше чем 9 В и более предпочтительно составляет 7 В или меньше. В настоящем варианте осуществления высокая способность пропускания света может быть получена при используемом на практике управляющем напряжении. В соответствии с этим управляющее напряжение предпочтительно составляет приблизительно от 6 В до 7 В в настоящем варианте осуществления.

Следует отметить, что до тех пор, пока температура не будет указана специально, следующее измерение выполняли при комнатной температуре (25°C). Когда показана максимальная пропускная способность Tmax, время отклика обозначает время отклика при управляющем напряжении (по существу, 7 В), в то время как возникала максимальная пропускная способность Tmax, как описано ниже; в противном случае, с учетом максимальной пропускной способности, прикладывали управляющее напряжение 7 В.

В жидкокристаллической панели 2, в принципе, управление выравниванием не требуется, и поэтому ребра, обычно используемые, например, в режиме MVA, который представляет собой такой же режим вертикального выравнивания, не требуются. Поэтому можно улучшить относительное отверстие.

Фиг. 13 изображает зависимость от температуры характеристики отклика в момент времени, когда напряжение 7В прикладывают к жидкокристаллической панели 2. Следует отметить, что на фиг. 13 подъем представляет собой подъем и затухания представляет собой затухание.

Как показано на фиг. 13, жидкокристаллическая панель 2 проявляет высокий скоростной отклик даже при низкой температуре. Поэтому жидкокристаллическая панель имеет очень высокое практическое значение.

Следующее поясняет, почему жидкокристаллическая панель 2 проявляет высокоскоростной отклик.

Когда прикладывают поперечное электрическое поле к жидкокристаллическому материалу с использованием гребенчатых электродов 13 и 14, возникает искажение поворота и изгиба в жидкокристаллическом материале. В это время, как показано на фиг. 14, потоки молекул жидкого кристалла происходят в жидкокристаллическом слое 30. В потоках возникают вращения, симметричные относительно линии дисклинации, и направление поворота с одной стороны линии дисклинации противоположно направлению поворота с другой стороны. В результате крутящий момент в идентичном направлении работает в непосредственной близости к линии дисклинации.

Таким образом, в отличие от режима TN и режима MVA, каждый поток в жидкокристаллическом слое не препятствует другому потоку. Скорее, как показано на фиг. 14, как и в режиме OCB, потоки молекул жидких кристаллов возникают в направлении, которое способствует движению молекул жидких кристаллов, когда молекулы жидких кристаллов должны двигаться. Это делает возможным достижение высокоскоростного отклика.

Такая характеристика высокоскоростного отклика соответствует степени изгиба (кривизны). Такая степень изгиба зависит от физических свойств (произведение анизотропии диэлектрической постоянной и анизотропии m коэффициента преломления и упругой константы k33) жидкокристаллического материала. Кроме того, степень изгиба также изменяется в соответствии с шириной L электрода или промежутком S между электродами гребенчатых электродов 13 и 14 или зазором d ячейки.

Другими словами, в соответствии с жидкокристаллической панелью 2 степенью изгиба можно управлять без ограничений через распределение напряженности электрического поля в жидкокристаллической ячейке 5, и при этом может быть достигнут высокоскоростной отклик, такой же быстрый или быстрее, чем в режиме OCB. Кроме того, в соответствии с принципом отображения становится возможным достичь характеристики широкого угла обзора, эквивалентного получаемому в режиме IPS.

Пример 2

Сорок жидкокристаллических панелей 2, каждая из которых имеет такую конфигурацию, как показано в фиг. 2, изготовили так же, как и в Примере 1, за исключением того, что материал "MLC-6269-000" (наименование продукта, изготовленного компанией Merck Ltd., нематический жидкокристаллический материал p-типа =17,7 и n=0,0984) использовали в качестве жидкокристаллического материала, и ширину L электрода, промежуток S между электродами и зазор d ячейки изменяли различным образом.

Затем при 25°C, в то время как приложенное напряжение изменяли от 0 до 20 В, измерили характеристику напряжения/пропускной способности каждой из жидкокристаллических панелей 2. Во время измерений прикладывали прямоугольную волну 30 Гц, и длина волны света для измерения составляла 550 нм. Соотношение направления приложения электричества и направлений осей пропускания поляризаторов 35 и 36 в это время было таким, как показано на фиг. 4. В Таблице 1 показаны все соотношения ширины L электрода, промежутка S между электродами и максимальной пропускной способности Tmax жидкокристаллических панелей 2, каждая из которых имела зазор d ячейки 4 мкм. В Таблице 2 показаны все соотношения ширины L электрода, промежутка S между электродами и максимальной пропускной способности Tmax жидкокристаллических панелей 2, каждая из которых имела зазор d ячейки 6 мкм.

По результатам, показанным в Таблицах 1 и 2, понятно, что, чем меньше ширина L электрода гребенчатых электродов 13 и 14 и чем больше становится промежуток S между электродами, тем большей становится максимальная пропускная способность Tmax. Кроме того, по мере того как зазор d между ячейками (более точно, разность nd фаз жидкокристаллической ячейки 5) становится больше, максимальная пропускная способность Tmax проявляет тенденцию становиться большей. Однако существует распределение разности фаз в плоскости жидкокристаллической ячейки 5, как описано выше, и пропускная способность скорее ухудшается по мере увеличения зазора d между ячейками в области, где nd превышает половину длины волны. Поэтому пропускная способность всей жидкокристаллической ячейки 5 не всегда взаимосвязана с толщиной жидкокристаллической ячейки.

Кроме того, из Таблиц 1 и 2 можно видеть, что может быть доступна высокая пропускная способность, когда ширина L электрода составляет 5 мкм или меньше, и промежуток S между электродами составляет 15 мкм или меньше. Следует отметить, что, с учетом производства панели, каждая из ширины L электрода и промежутка S электрода предпочтительно составляет, по меньшей мере, 2 мкм.

Пример 3

Девять жидкокристаллических панелей 2, каждая имеющая конфигурацию, показанную на фиг. 2, были изготовлены так же, как и в Примере 1, за исключением того, что использовали (i) жидкокристаллические ячейки 5, каждая имеющая ширину L электрода 4 мкм, промежуток S между электродами 6 мкм и зазор d между ячейками 4 мкм, и (ii) различные жидкокристаллические материалы, каждый из которых имеет разную анизотропию диэлектрической постоянной или анизотропию n коэффициента преломления, использовали в качестве жидкокристаллических материалов. Таблица 3 изображает все взаимоотношения максимальной пропускной способности Tmax, времени отклика затухания ( затухания) и максимальной пропускной способности Tmax и произведения · n анизотропии диэлектрической постоянной и анизотропии n коэффициента преломления.

Из результатов, показанных в Таблице 3, очевидно, что высокая пропускная способность и высокоскоростной отклик могут быть получены на практике, когда · n находится в диапазоне от 1,3 до 3,1. Также очевидно, что, когда · n становится большим чем 3,1, разность фаз в области, в которой изменение разности фаз велико в жидкокристаллической ячейке 5, становится больше, чем половина длины волны, и, следовательно, пропускная способность становится меньше, что является отрицательным эффектом.

Пример 4

Десять жидкокристаллических панелей 2, каждая из которых имела конфигурацию, показанную на фиг. 2, изготовили так же, как и в Примере 1, за исключением (i) использования, в качестве жидкокристаллического материала 5CB (4"-циано-4-пентилбифенил, нематический жидкокристаллический материал p-типа =13,2 и n=0,189) или смесь (ниже называется "смесью А"; нематического жидкокристаллического материала p-типа = 17,6 и n=0,098), составлявшую 91,7 мас.части "MLC-6269-000" (наименование продукта, изготовленного компанией Merck Ltd.) и 8,3 мас.части "MLC-6267-000" (наименование продукта, изготовленного компанией Merck Ltd.) (ii), имеющего ширину L электрода 4 мкм, промежуток S между электродами 6 мкм и по-разному изменявшиеся зазоры d между ячейками. Таблица 4 изображает максимальную пропускную способность Tmax жидкокристаллических панелей 2 и время отклика затухания при максимальной пропускной способности Tmax. Следует отметить, что время отклика затухания определяли как время, требуемое для изменения переданной интенсивности света на 90%, в то время, когда приложенное напряжение изменяли так, чтобы состояние V50 (значение напряжения, обеспечивавшего пропускную способность в 50% в случае, когда минимум и максимум пропускной способности были стандартизованы как 0% и 100%), изменялось до состояния, в котором напряжение не прикладывали.

Из Таблицы 4 понятно, что высокая степень пропускной способности и высокоскоростной отклик могут быть получены, когда произведение nd (разность фаз) анизотропии n коэффициента преломления жидкокристаллического используемого материала и зазора d ячейки находится в диапазоне от 0,3 до 0,7.

Также понятно по результатам, приведенным выше, что ширина электрода каждого из гребенчатых электродов 13 и 14 составляет предпочтительно 5 мкм или меньше и промежуток между электродами для гребенчатых электродов 13 и 14 предпочтительно составляет 15 мкм или меньше. Кроме того, жидкокристаллический материал предпочтительно имеет · n в диапазоне от 1,3 до 3,1. Кроме того, из результатов понятно, что nd, более предпочтительно, находится в диапазоне от 0,3 мкм до 0,7 мкм.

Следует отметить, что обычный жидкий кристалл p-типа имеет приблизительно 4-9 и n приблизительно от 0,07 до 0,12. Обычно анизотропия диэлектрической постоянной и анизотропия n коэффициента преломления описаны отдельно, и поэтому произведение · n не было описано. В настоящем изобретении определили, что произведение · n относится к степени выравнивания с изгибом, и высокая степень пропускной способности и высокоскоростной отклик могут быть достигнуты в результате оптимизации произведения · n.

Таким образом, в настоящем изобретении предусмотрена жидкокристаллическая панель 2 и устройство 1 жидкокристаллического дисплея, каждое из которых имеет более высокую степень изгиба при выравнивании жидких кристаллов по сравнению с обычными конфигурациями. Как показано в Примерах 1-4, степенью выравнивания с изгибом жидкокристаллической панели 2 можно управлять без ограничений путем изменения конфигурации панели и физических свойств используемого жидкокристаллического материала.

В соответствии с этим, как описано выше, высокая степень оптической пропускной способности может быть получена путем установки конфигурации панели и физических свойств используемого жидкокристаллического материала в пределах упомянутых выше диапазонов.

Жидкокристаллическая панель 2 может обеспечивать высокоскоростной отклик, настолько же быстрый или быстрее, чем в режиме OCB, в частности, благодаря использованию выравнивания с изгибом.

Следует отметить, что в устройстве жидкокристаллического дисплея, что касается переднего фронта, вероятно, высокоскоростной отклик может быть легко получен при приложении напряжения, большего, чем заданное напряжение, как и в других способах управления. Однако, поскольку затухание зависит только от конфигурации панели, жидкокристаллический материал низкой плотности или конфигурация панели, которая проявляет высокоскоростной отклик, являются важными для получения высокоскоростного отклика затухания.

Как описано выше, в жидкокристаллической панели 2 жидкокристаллический слой 30 проявляет выравнивание с изгибом, и характеристика отклика не препятствует потокам жидкого кристалла в ответ на электрическое поле. Поэтому может быть получен высокоскоростной отклик.

Следует отметить, что, хотя такое выравнивание с изгибом используется в устройстве жидкокристаллического дисплея в режиме OCB, операция перехода от выравнивания с перекосом, которое представляет собой исходное выравнивание для выравнивания с изгибом, требуется в устройстве жидкокристаллического дисплея, работающем в режиме OCB, каждый раз, когда включают источник питания. Поэтому требовались улучшения.

Однако, в соответствии с жидкокристаллической панелью 2, схема для перехода исходного выравнивания не нужна, и может быть достигнуто снижение затрат. Кроме того, во время работы при низкой температуре не возникает дефект при переходе.

Поэтому в соответствии с настоящим изобретением становится возможным одновременно достичь характеристики широкого угла обзора, эквивалентного режиму IPS, и характеристики высокоскоростного отклика, эквивалентного или лучше, чем в режиме OCB. Кроме того, становится возможным обеспечить жидкокристаллическую панель 2 и устройство 1 жидкокристаллического дисплея, для которых не требуется операция перехода к исходному изгибу.

Следует отметить, что в Примере 4, 5 CB используются исключительно как один жидкокристаллический материал. 5 CB представляет собой один вид нематических жидких кристаллов p-типа и материал, пригодный в смысле материала для измерения электрооптических характеристик. Однако 5 CB не является материалом для практического использования, поскольку 5 CB проявляет фазу жидких кристаллов только при температуре в диапазоне от 22,5°C до 35°C. На практике желательно использовать в качестве жидкокристаллического материала материал, который проявляет фазу жидких кристаллов при температуре, по меньшей мере, в диапазоне от 0°C до 60°C. Поэтому в случае когда 5 CB используют как жидкокристаллический материал, 5 CB предпочтительно используют в смеси с другим жидкокристаллическим материалом, для удовлетворения упомянутого выше условия в дополнение к условиям, описанным выше. Следует отметить, что все жидкокристаллические материалы, используемые в Примерах 1-4, описанных выше, и в Примерах 5 и 6, описанных ниже, за исключением 5CB, исключительно использовавшемся в Примере 4, показали жидкокристаллическую фазу при температуре, по меньшей мере, в диапазоне от 0°C до 60°C.

Кроме того, считалось, что упругая константа k33 предпочтительно должна быть настолько малой, насколько это возможно для выравнивания жидких кристаллов с изгибом (легко формируется выравнивание с изгибом) (см., например, патентную литературу 4).

Однако в результате тщательных исследований, проведенных автором настоящей заявки с целью увеличения степени кривизны при выравнивании с изгибом (увеличивающим скорость отклика), авторы обнаружили, что для достижения повышенной скорости отклика лучше, когда k33 является относительно большим. Следующее ниже конкретно подтверждает это при использовании Примеров.

Пример 5

Семь жидкокристаллических панелей 2, каждая из которых имеет конфигурацию, показанную на фиг. 2, изготовили так же, как и в Примере 1, за исключением (i), использовали жидкокристаллические ячейки 5, каждая из которых имела ширину L электрода 4 мкм, промежуток S между электродами 12 мкм и зазор d между ячейками 4 мкм, и (ii) заполнили и герметизировали жидкокристаллические ячейки 5 смесью жидких кристаллов "5CB" и "ZLI-4792" (наименование продукта, произведенного Merck Ltd), для которых пропорции жидкокристаллических материалов изменяли по-разному.

Таблица 5 и фиг. 15 изображают все взаимозависимости максимальной пропускной способности Tmax, времени затухания для отклика затухания при максимальной пропускной способности Tmax и упругой константы k33 смесей жидких кристаллов жидкокристаллических панелей 2 при комнатной температуре.

Предпочтительно установить время отклика затухания, равное приблизительно 10 мс или меньше, для того, чтобы затухание заканчивалось в пределах одного кадра (16,6 мс). На основе этого, очевидно из Таблицы 5, что жидкокристаллическая панель 2 имеет не только высокую максимальную пропускную способность Tmax, но также и высокая скорость отклика может быть получена при использовании жидкокристаллического материала, который имеет упругую константу k33, равную 15 пН или больше.

Причина этого не понятна, но очевидно, что жидкокристаллический материал, имеющий большее значение k33, имеет большую энергию для искажения жидкокристаллического материала при приложении электрического поля, и это увеличивает скорость отклика при затухании.

Другими словами, в том, что касается затухания , чем больше степень искажения (больше значение k33), тем выше становится скорость. Когда k33 мала, молекулярное искажение возникает при относительно низком напряжении. Однако учитываемая максимальная пропускная способность всего пикселя становится выше, когда k33 больше.

Обычно учитывается, что, когда k33 мала, молекулярное искажение велико, и пропускная способность становится выше. Однако в действительности соотношение противоположно описанному выше, как показано в Таблице 5 и на фиг. 15. Из результатов можно ясно видеть, что как пропускная способность, так и скорость отклика затухания могут быть удовлетворены при использовании жидкокристаллического материала, имеющего упругую константу k33, равную 15 пН или больше.

Следует отметить, что, как показано в Таблице 5 и на фиг. 15, если упругая константа k33 равна 15 пН или больше, затухание может быть закончено в пределах одного кадра. Кроме того, чем большей становится упругая константа k33, тем выше становится получаемая пропускная способность, и получаемая скорость отклика затухания становится выше. Поэтому верхний предел упругой константы k33 не ограничен чем-либо специальным для жидкокристаллического материала, составляющего жидкокристаллическую панель, в которой жидкокристаллический материал выравнивается вертикально относительно поверхности подложки в то время, когда электрическое поле не приложено. Однако если верхний предел будет смело определен, такое определение должно удовлетворять условию, состоящему в том, что "жидкокристаллический материал поддерживает фазу жидкого кристалла при комнатной температуре" (другими словами, жидкокристаллический материал имеет длину молекулы, которая позволяет поддерживать жидкокристаллическую фазу при комнатной температуре). Следует отметить, что само собой разумеется, что жидкокристаллическая панель в соответствии с настоящим изобретением исключает жидкокристаллическую панель, которая не удовлетворяет указанному выше условию.

Пример 6

Шесть жидкокристаллических панелей 2, каждая из которых имеет конфигурацию, показанную на фиг. 2, были изготовлены так же, как и в Примере 1, за исключением следующего: (i) использовали жидкокристаллическую ячейку 5, имеющую ширину L электрода 3 мкм, промежуток S между электродами 8 мкм и зазор d между ячейками 3,2 мкм; (ii) заполнили и герметизировали такую жидкокристаллическую ячейку 5 смесью жидких кристаллов, состоящей из "тетрациклического жидкокристаллического материала", как представлено структурной формулой (1):

и материала "Е-7" (производства BDH Chemicals Inc., нематического жидкокристаллического материала p-типа); и (iii) различным образом изменяли содержание (мас.%) тетрациклического жидкокристаллического материала. Таблица 6 и фиг. 16 изображают все варианты содержания тетрациклических жидкокристаллических материалов для шести жидкокристаллических панелей 2 и время затухания для отклика затухания при комнатной температуре в момент времени, когда напряжение 7 В прикладывали к жидкокристаллическим панелям 2.

Из результатов, показанных в Таблице 6 и на фиг. 16, понятно, что содержание тетрациклического жидкокристаллического материала в жидкокристаллическом материале предпочтительно составляет 5 мас.% или более предпочтительно 10 мас.% или больше для улучшения скорости отклика затухания.

Следует отметить, что, как описано выше, желательно устанавливать время отклика затухания приблизительно равным 10 мс или меньше для завершения затухания в пределах одного кадра. В соответствии с этим содержание тетрациклического жидкокристаллического материала предпочтительно составляет 10 мас.% или больше для получения упомянутого выше эффекта.

Таким образом, жидкокристаллический материал, содержащий 10 мас.% или больше тетрациклического жидкокристаллического материала, проявляет отличную характеристику отклика и имеет очень высокое практическое значение. Следует понимать, что это связано с тем, что k33 становится большой при смешивании с тетрациклическими жидкими кристаллами.

Верхний предел содержания тетрациклического жидкокристаллического материала не ограничен конкретно, если только жидкокристаллический материал (смесь жидких кристаллов) включает в себя жидкокристаллический материал p-типа и способен поддерживать фазу жидкого кристалла.

Когда велико соотношение, при котором добавляют тетрациклический жидкокристаллический материал, повышается вязкость жидкого кристалла. В соответствии с этим обычно тетрациклический жидкокристаллический материал следует использовать в минимальных количествах. Однако, в отличие от режима VA и режима TN, в режиме настоящего отображения потоки жидких кристаллов не препятствуют отклику. Поэтому по сравнению с режимом VA и режимом TN можно использовать относительно большое количество тетрациклического жидкого кристалла.

Однако понятно, что, когда велико отношение, при котором добавляют тетрациклический жидкокристаллический материал, вязкость жидкого кристалла увеличивается и, как показано на фиг. 16, упомянутый выше эффект, по существу, насыщается при содержании от 15 мас.% до 25 мас.% тетрациклического жидкокристаллического материала в жидкокристаллическом материале.

Поэтому, учитывая этот момент, отношение, в котором добавляют тетрациклический жидкокристаллический материал, может составлять 25 мас.% или меньше, 20 мас.% или меньше или 15 мас.% или меньше. Это позволяет предотвратить увеличение вязкости жидких кристаллов и улучшить скорость отклика затухания.

В настоящем примере химическое соединение, представленное структурной формулой (1), использовали как тетрациклический жидкокристаллический материал. Однако настоящее изобретение не ограничено этим.

В тетрациклическом жидкокристаллическом материале все кольца могут представлять собой фенильную группу или могут содержать гетероатомы, или, в качестве альтернативы, их можно рассматривать как нафталиновое кольцо.

Другие примеры тетрациклического жидкокристаллического материала представляют собой соединения, представленные следующими структурными формулами (2)-(7):

В настоящем варианте осуществления поясняется нематический жидкокристаллический материал p-типа как пример жидкокристаллического материал p-типа. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим.

Как описано выше, жидкокристаллическая панель 2 и устройство 1 жидкокристаллического дисплея формируют распределение напряженности электрического поля в жидкокристаллической ячейке 5 под действием электрического поля, приложенного так, чтобы достичь выравнивания с изгибом жидкокристаллического материала. В настоящем варианте осуществления соответствующим образом используется жидкокристаллический материал, имеющий большую анизотропию n коэффициента преломления, или жидкокристаллический материал, имеющий большую анизотропию диэлектрической постоянной. Примеры такого типа жидкокристаллических материалов представляют собой жидкокристаллические материалы, в которых F (фтор) дополняет CN (цианидные) жидкокристаллические материалы (хиральные нематические жидкокристаллические материалы).

Следует отметить, что на практике желательно увеличить значение в диапазоне, где надежность не ухудшается, вместо увеличения n, поскольку большая разность фаз в панели nd ухудшает характеристики угла обзора.

Когда как анизотропия диэлектрической постоянной, так и анизотропия n коэффициента преломления становятся большими, вязкость жидкого кристалла повышается. Это приводит к ухудшению характеристики отклика. Поэтому, когда как анизотропия диэлектрической постоянной, так и анизотропия n коэффициента преломления становятся слишком большими, ухудшается надежность.

В соответствии с этим, в соответствии с результатами примеров, приведенных выше, произведение анизотропии диэлектрической постоянной и анизотропии n коэффициента преломления жидкокристаллического материала p-типа предпочтительно находится в диапазоне от 1,3 до 3,1 и более предпочтительно в диапазоне от 1,3 до меньше чем 2,4. В частности, при установке произведения в диапазоне от 1,3 до меньше чем 2,4 увеличение вязкости жидкого кристалла можно предотвратить, и затухание может быть закончено в пределах, по существу, одного кадра, даже когда жидкокристаллический материал p-типа по-разному изменяется, как описано в Примерах. Поэтому может быть надежно достигнут высокоскоростной отклик.

В Примерах 1-6, как описано выше, приведены пояснения со ссылкой на примеры, то есть результаты проверок при приложении к жидкокристаллическим панелям 2 напряжения от 6 до 7 В (в частности, 7 В), при котором может быть получена максимальная пропускная способность Tmax. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим.

Например, даже в случае, когда выполняют управление при низком напряжении по сравнению со случаем, используемым как эталонный случай, когда прикладывают напряжение от 6 до 7 В к жидкокристаллическим панелям 2, как описано выше, или в случае, когда используется другой жидкокристаллический материал, соотношение параметров, используемых в Примерах 1-6, приведенных выше, и максимальной пропускной способностью Tmax или временем отклика затухания приводит к той же тенденции, что и результаты Примеров 1-6, приведенных выше, хотя конкретные значения могут изменяться.

Однако, когда требуется осуществлять управление с низким напряжением (то есть, например, когда напряжение ниже чем 6 В требуется применить к жидкокристаллической панели 2), анизотропия диэлектрической постоянной неизбежно становится больше в соответствии с пониженным напряжением.

Когда анизотропия диэлектрической постоянной становится высокой, обычно повышается вязкость жидкокристаллического материала.

В соответствии с этим, хотя режим отображения, предполагаемый в настоящем изобретении, отличается высокоскоростным откликом, как описано выше, отклик занимает больше времени в случае такого низковольтного управления, по сравнению со случаем, когда управление осуществляют, например, при напряжении от 6 до 7 В. В результате это мешает достичь присущего высокоскоростного отклика.

Пример 7

В настоящем примере поясняется результат проверки состава предпочтительного жидкокристаллического материала в случае управления с низким напряжением.

В настоящем примере две жидкокристаллические панели 2, каждая из которых имела ячейку (1) или ячейку (2), в качестве жидкокристаллической ячейки 5, и имела конфигурацию, как показано на фиг. 2, изготовили так же, как и в Примере 1, за исключением (i), использовали жидкокристаллические ячейки 5, имеющие ширину L электрода 3 мкм, промежуток S между электродами 8,0 мкм и зазор d между ячейками 3,4 мкм; и (ii) заполнили и герметизировали в жидкокристаллические ячейки 5 жидкокристаллический материал, имеющий композицию, показанную в Таблице 7.

В настоящем Примере, так же, как и в Примере 1, применяли материал выравнивающей пленки "JALS-204" (наименование продукта, 5 мас.% (содержимое твердого), раствор -бутиролактона, производства корпорации JSR), используя способ центрифугирования для нанесения покрытия на стеклянных подложках 11 и 12, и выдерживали с нагревом до 200°C в течение 2 часов для формирования выравнивающих пленок 12 и 22. Толщина высушенной пленки, полученных таким образом выравнивающих пленок 12 и 22 составляла 60 нм, как в Примере 1.

Таблица 7 изображает всю композицию, n и вязкость ( 1) поворота жидкокристаллического материала в каждой из ячеек (1) и (2), использовавшихся в этих двух жидкокристаллических панелях 2, и время отклика для нарастания, и время отклика затухания для затухания при комнатной температуре в момент времени, когда напряжение 4,5 В прикладывали к этим жидкокристаллическим панелям 2.

Следует отметить, что алкениловое соединение, представленное следующей структурной формулой (8), использовали в качестве алкенилового соединения, показанного в Таблице 7:

В качестве основного компонента жидкокристаллического материала использовали "SD-5674" (наименование продукта, производства Chisso Petrochemical Corporation, жидкокристаллический материал p-типа).

Когда напряжение от 0 до 7 В прикладывали к ячейке (2), максимальная пропускная способность Tmax имела высокое значение 68%. При максимальной пропускной способности Tmax приложенное напряжение (то есть напряжение управления, при котором наблюдали максимальную пропускную способность Tmax) составляло 7 В.

В то же время, когда напряжение 7В прикладывали к жидкокристаллической панели 2, используя ячейку (1), пропускная способность жидкокристаллической панели 2 составляла 65,2%.

Из результатов, показанных в Таблице 7, понятно, что время отклика может быть значительно уменьшено в случае, когда жидкокристаллический материал содержит алкениловое соединение, как описано выше.

Алкениловое соединение представляет собой нейтральный материал ( которого, по существу, равно 0) и выполнял функции агента уменьшения вязкости. В соответствии с этим жидкокристаллическая композиция, содержащая алкениловое соединение, как описано выше, имеет низкую вязкость и может иметь высокоскоростной отклик.

Следует отметить, что алкениловое соединение не ограничено чем-либо специальным, если только оно содержит алкениловую группу. Алкениловое соединение может представлять собой, например, любое коммерчески доступное алкениловое соединение. Кроме того, в качестве алкенилового соединения можно использовать только один вид алкенилового соединения или можно использовать смесь из двух или больше видов соответственно.

В конкретных примерах алкениловое соединение, используемое в настоящем изобретении в качестве соответствующего материала, представляет собой алкениловые соединения, представленные следующими общими формулами (9) и (10):

В общей формуле (9) R 1 представляет алкиловую группу или алкоксигруппу и R 2 представляет алкиловую группу, алкоксигруппу или атом водорода. Кроме того, в общей формуле (10) R 3 представляет -(CH 2)n-группу; n представляет 0 или целое число, по меньшей мере 1; и R 4 представляет алкиловую группу или алкоксигруппу.

Алкениловое соединение предпочтительно представляет собой соединение, в котором (i) R 1 и R 4 представляют собой алкиловую группу с количеством атомов углерода 1-8 или алкоксигруппу с количеством атомов углерода 1-7 и (ii) R 2 представляет собой алкиловую группу с количеством атомов углерода 1-8, алкокси группу с количеством атомов углерода 1-7 или атом водорода, поскольку такое соединение можно легко получить и т.п. Следует отметить, что конкретный пример алкенилового соединения, представленного общей формулой (10), представляет собой алкениловое соединение, представленное структурной формулой (8).

Содержание алкенилового соединения может быть установлено соответствующим образом в соответствии с или управляющим напряжением таким образом, чтобы получить требуемый эффект. Содержание не ограничено чем-либо конкретным.

Однако алкениловое соединение как агент, понижающий вязкость, представляет собой нейтральный материал ( которого, по существу, равна 0), так же, как и соединение, представленное структурной формулой (8), и всей системы понижается в соответствии с содержанием. Поэтому когда содержание алкенилового соединения велико, управляющее напряжение для жидкокристаллического элемента становится высоким. В частности, когда содержание алкенилового соединения составляет больше чем 30 мас.%, значительно понижается и алкениловое соединение, имеющее такое содержание, не приемлемо на практике.

В то же время в случае когда содержание алкенилового соединения слишком мало, не может быть получен эффект агента снижения вязкости. Поэтому содержание алкенилового соединения предпочтительно устанавливают в диапазоне от 3 до 30 мас.%.

В настоящем Примере, как показано в Таблице 7, в случае когда содержание алкенилового соединения, представленного структурной формулой (8), составляло 5 мас.%, составляла 23,0. Однако в случае смеси жидких кристаллов, содержащей 30 мас.% того же алкенилового соединения, составляла 16,5 и управляющее напряжение составляло 7,0 В, что представляло собой верхний предел устойчивости к напряжению задающей ток микросхемы.

Следует отметить, что алкениловое соединение было добавлено с целью уменьшения вязкости жидкого кристалла. Очевидно, что эффект настоящего изобретения, как описано выше, может быть достигнут посредством другого соединения, кроме жидкокристаллического соединения, представленного структурной формулой (8).

Пример 8

В случае управления с низким напряжением, как описано выше, по мере того как анизотропия диэлектрической постоянной жидкокристаллического материала повышается, проявляется тенденция возникновения проблемы послеизображения в результате увеличения отношения ионных примесей в дополнение к такой проблеме, как ухудшение высокоскоростного отклика. В соответствии с этим в настоящем примере ниже поясняется результат подтверждения условий, в которых с трудом возникают послеизображения.

Фиг. 17(а) и 17(b) изображают испытуемую ячейку (жидкокристаллическая ячейка), используемую для оценки послеизображения. Фиг. 17(а) изображает вид в поперечном сечении, схематично представляющий общую конфигурацию существенной части испытуемой ячейки, используемой при оценке послеизображения. Фиг. 17(b) изображает вид сверху, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию существенной части испытуемой ячейки, показанной на фиг. 17(а) и (b).

На фиг. 17(а) и (b) элементы, которые имеют идентичные функции с элементами жидкокристаллической ячейки 5 в жидкокристаллической панели 2, показанной на фиг. 2, обозначены теми же ссылочными позициями, и их пояснения исключены.

Как показано на фиг. 17(а) и (b), испытуемые ячейки 5A, используемые при оценке послесвечения изображения в настоящем примере, имели такую же конфигурацию, что и жидкокристаллические ячейки 5, показанные на фиг. 2, за исключением того, что можно было независимо управлять каждой из правой и левой половин области дисплея, окруженной герметизирующим агентом 34, предусмотренным на внешних кромках подложек 10 и 20.

В настоящем примере, как описано выше, две жидкокристаллические панели, каждая из которых имела такую же конфигурацию, что и на фиг. 2, и имела ячейку (3) или ячейку (4), в качестве испытуемых ячеек 5A вместо жидкокристаллической ячейки 5, были изготовлены так же, как и в Примере 1, за исключением того, что каждая испытуемая ячейка 5A была изготовлена так, чтобы иметь состояния ячейки, описанные ниже, и была сформирована так, чтобы можно было независимо управлять каждой из правой и левой половин области дисплея, как описано выше.

Ячейки (3) и (4), изготовленные в настоящем Примере, были расположены так, чтобы они имели ширину L электрода 3,0 мкм, промежутки S между электродами 8,0 мкм и зазор d между ячейками 3,4 мкм. В качестве жидкокристаллических слоев 30 ячеек (3) и (4) использовали материал "SD-5674" (наименование продукта, жидкокристаллический материал p-типа, производства компании Chisso Petrochemical Corporation).

Что касается ячейки (3), как и в Примере 1, материал выравнивающей пленки "JALS-204" (наименование продукта, 5 мас.% (содержание твердого), раствор -бутиролацетона, производства корпорации JSR) применяли, используя способ нанесения покрытия центрифугированием на стеклянные подложки 11 и 21, и подвергали нагреву при температуре 200°C в течение 2 часов так, чтобы сформировать полиимидные пленки 12 и 22 выравнивания. Толщина высушенной пленки, полученных таким образом пленок 12 и 22 выравнивания составляла 60 нм, как и в Примере 1.

В то же время, что касается ячейки (4), материал выравнивающей пленки "OA-044" (наименование продукта, 4 мас.% (содержание твердого), раствор NMP (N-метилпирролидон), производства компании Nissan Chemical Industries Inc), нанесли посредством способа нанесения покрытия центрифугированием на стеклянные подложки 11 и 21 со скоростью вращения 1000 об/мин в течение 10 секунд и затем со скоростью вращения 3500 об/мин в течение 30 секунд. После этого стеклянные подложки 11 и 21 высушивали при температуре 90°C в течение 5 минут на горячей пластине и затем нагревали при температуре 200°C в течение 90 минут для формирования силоксановых неорганических выравнивающих пленок, в качестве выравнивающих пленок 12 и 22. Высушенная толщина полученных, таким образом, выравнивающих пленок 12 и 22 составила 60 нм, как и в ячейке (3).

Оценку послеизображения осуществляли следующим образом. Вначале напряжение не прикладывали к области, которая представляла собой левую половину области дисплея испытуемой ячейки 5A, показанной в позиции (b) на фиг. 17 таким образом, что черное отображение осуществляли в области A, и напряжение 8В прикладывали к области B, которая составляла правую половину области дисплея так, что выполняли белое отображение в течение заданного периода в области B. Затем во всей области дисплея (то есть в области A дисплея и в области B дисплея) выполняли отображение с промежуточной яркостью при 4 В в течение 3 часов. После этого проверяли, происходит или нет послеизображение в центре области дисплея так, что определяли, возникало ли послеизображение. Таблица 8 изображает результат определения вместе с условиями ячейки и периодами отображения белого.

В жидком кристалле, имеющем высокое значение (жидкий кристалл с высокой ), как используется в настоящем Примере, содержание ионных примесей относительно высокое, и проявляется тенденция к возникновению послеизображения. Однако, как показано в Таблице 8, возникновение послеизображения можно предотвратить путем использования в качестве выравнивающих пленок 11 и 22, неорганической выравнивающей пленки, в частности, силоксановой выравнивающей пленки. Это связано с тем, что силоксановая выравнивающая пленка имеет низкое сопротивление пленки по сравнению с полиамидной выравнивающей пленкой. Это позволяет легко высвободить электрический заряд, и послеизображение проявляется с трудом.

Вариант 2 осуществления

Вариант 2 осуществления поясняется ниже со ссылкой на фиг. 18-20. Следует отметить, что только разница между Вариантом 1 осуществления поясняется в настоящем варианте осуществления. Элементы, которые имеют идентичные функции с элементами, описанными в Варианте 1 осуществления, обозначены теми же ссылочными позициями, и их пояснения опущены.

Фиг. 18 изображает вид в поперечном сечении, схематично иллюстрирующий общую конфигурацию существенной части жидкокристаллической панели 2 в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

Жидкокристаллическая панель 2 в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет такую же конфигурацию, как и жидкокристаллическая панель 2, показанная на фиг. 2, за исключением того, что жидкокристаллическая панель 2 в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя в качестве противоподложки, которая расположена противоположно подложке 10 (подложка с матрицей, электродная подложка), на которой предусмотрены гребенчатые электроды 13 и 14, подложку 40, на которой предусмотрен электрод 41 (общий электрод, электродная пленка) и диэлектрический слой 42, как показано на фиг. 18, вместо подложки 20, показанной на фиг. 2.

Таким образом, в настоящем варианте осуществления подложка 10 также имеет такую конфигурацию, что гребенчатые электроды 13 и 14 (электрод пикселя и общий электрод), для приложения электрического поля параллельно поверхности подложки, предусмотрены на стеклянной подложке 11, и выравнивающая пленка 12 предусмотрена так, что она покрывает эти гребенчатые электроды 13 и 14.

В то же время электрод 41 представляет собой общий электрод и он сформирован на стеклянной подложке 21 так, что он покрывает область отображения (то есть область, окруженную герметизирующим агентом 34) подложки 40 и должен быть сформирован, по существу, по всей протяженности стеклянной подложки 21 (то есть, по существу, по всей площади одной основной поверхности стеклянной подложки 21).

Материал электрода 41 не ограничен чем-либо специальным. Материал, предназначенный для использования, может представлять собой материал электрода, то есть такой же, как и материал электрода, показанный как пример гребенчатых электродов 13 и 14 в Варианте 1 осуществления. В жидкокристаллической панели 2, показанной на фиг. 18, подложка 40 используется как верхняя подложка. В этом случае прозрачную электродную пленку, такую как ITO, можно использовать как электрод 41.

Подложка 40, показанная на фиг. 18, имеет конфигурацию, в которой электрод 41, диэлектрический слой 42 и выравнивающая пленка 22 предусмотрены в указанном порядке на стеклянной подложке 21.

В соответствии с настоящим вариантом осуществления уменьшение управляющего напряжения может быть достигнуто путем предоставления общего электрода 41, который закрывает, по существу, всю верхнюю поверхность (в частности, всю область отображения) подложки 40, которая противоположна подложке 10, на которой предусмотрены гребенчатые электроды 13 и 14, как описано выше. В следующем, в частности, это проверяется, используя Пример.

Пример 9

Прежде всего, акриловую резистивную пленку, имеющую диэлектрическую постоянную 3,7 и пленку толщиной 3,2 мкм сформировали на стеклянной подложке 21, на которой был предусмотрен прозрачный электрод 41, изготовленный из ITO по всей одной основной поверхности стеклянной подложки 21. Таким образом, сформировали диэлектрический слой 42, который закрывает электрод 41.

Затем на диэлектрический слой 42 нанесли материал выравнивающей пленки "JALS-204" (наименование продукта, 5 мас.% (содержание твердого), раствор -бутиролактона, производства компании JSR Corporation), используя способ нанесения покрытия центрифугированием, и затем нагревали и сушили при 180°C в течение 2 часов. В результате была сформирована подложка 40, на которой выравнивающая пленка 22 была предусмотрена на диэлектрическом слое 42. Толщина высушенной пленки полученной таким образом выравнивающей пленки 22 составляла 60 нм.

В то же время на стеклянной подложке 11, на которой были предусмотрены гребенчатые электроды 13 и 14 ITO, имеющие ширину L электрода 3 мкм и промежуток S между электродами 8 мкм, сформировали выравнивающую пленку 12, которая была такой же, как и выравнивающая пленка 22, таким же образом, как и выравнивающую пленку 22. В результате сформировали выравнивающую подложку 10. Следует отметить, что толщина электрода 41 и гребенчатых электродов 13 и 14 была установлена 1000 Å.

Затем подложку 10 соединили с подложкой 40 через прокладки в виде шариков, в качестве прокладки 33, так же, как и в Примере 1, таким образом, что была изготовлена жидкокристаллическая ячейка 5, имеющая зазор d ячейки 3,4 мкм.

После этого жидкокристаллическую ячейку 5 заполнили материалом "SD-5674" (наименование продукта =23,6 и n= 0,10, производства Chisso Petrochemical Corporation), в качестве жидкокристаллического материала, и герметизировали таким образом, что был сформирован жидкокристаллический слой 30. После этого поляризаторы 35 и 36 закрепили на передней и задней поверхностях жидкокристаллической ячейки 5 так же, как и на фиг. 4, так, что оси пропускания соответствующих поляризаторов 35 и 36 были ортогональны. В результате изготовили жидкокристаллическую панель 2, имеющую конфигурацию, показанную на фиг. 18.

Характеристику напряжения/пропускной способности жидкокристаллической панели 2 при комнатной температуре (25°C) измеряли путем изменения напряжений (прямоугольные колебания), прикладываемых между (i) гребенчатым электродом 13, который представлял собой электрод пикселя, и (ii) гребенчатым электродом 14, который представлял собой общий электрод (V=0 B) и электродом 41 в жидкокристаллической панели 2, изготовленной, как описано выше. На фиг. 19 показан результат измерений.

Как показано на фиг. 19, когда напряжение 7 В прикладывали к жидкокристаллической панели 2 (то есть потенциал гребенчатого электрода 13 был установлен 7 В и потенциалы гребенчатых электродов 14 и электрода 41 были установлены 0 В), пропускная способность жидкокристаллической панели 2 составляла 70,9%.

В то же время, когда напряжение 7В прикладывали к жидкокристаллической панели 2, показанной на фиг. 2, в которой используется ячейка (1) по Примеру 7, как показано в Примере 7 (то есть потенциал гребенчатого электрода 13 был установлен 7 В, и потенциал гребенчатого электрода 14 и электрода 41 был установлен 0 В), пропускная способность жидкокристаллической панели 2 составила 65,2%.

В результате этого стало очевидно, что в результате предоставления электрода 41 на подложке 40 характеристика напряжения/пропускной способности может быть улучшена по сравнению со случаем, когда электрод 41 не предусмотрен.

В соответствии с настоящим вариантом осуществления, как описано выше, благодаря предоставлению электрода 41 на подложке 40 становится возможным получить такую же пропускную способность, как и в случае, когда электрод 41 не предусмотрен, при более низком напряжении по сравнению со случаем, когда электрод 41 не предусмотрен. Поэтому можно достичь уменьшения управляющего напряжения.

Фиг. 20 изображает результат расчетов на основе физических свойств материала и конфигурации ячейки, которые использовали в настоящем Примере 9, распределение электрического поля в жидкокристаллической ячейке 5 и распределение директора жидкого кристалла в жидкокристаллической ячейке 5 в случае, когда напряжение 7В прикладывали к жидкокристаллической панели 2, изготовленной в Примере 9. Следует отметить, что на фиг. 20 гребенчатые электроды 13 и 14, электрод 41 и выравнивающие пленки 12 и 22 исключены.

По результатам, показанным на фиг. 20, можно видеть, что в жидкокристаллической панели 2, изготовленной в настоящем Примере 9, поворот молекул жидких кристаллов p-типа возникает в непосредственной близости к поверхности подложки 40, которая представляет собой противоподложку.

Другими словами, причина, по которой пропускная способность жидкокристаллической панели 2, изготовленной в соответствии с настоящим Примером 9, высока, состоит в том, что линия электрического потока деформируется в результате влияния диэлектрического слоя 42 и электрод 41 (V=0 В), который предусмотрен на подложке 40, которая представляет собой противоэлектрод, и жидкий кристалл в непосредственной близости к подложке 40, которая представляет собой верхнюю подложку, в большей степени наклонен в направлении (горизонтальном направлении) параллельно подложке.

В настоящем варианте осуществления пояснение приведено со ссылкой на случай, в качестве примера, в котором электрод 41, диэлектрический слой 42 и выравнивающая пленка 22 предусмотрены в указанном порядке на стеклянной подложке 21, как показано на фиг. 18. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим.

Электрод 41 может быть предусмотрен в любом случае, если только, как показано в фиг. 20, электрод 41 может изменять распределение электрода (линию электрического потока) внутри жидкокристаллической ячейки 5 таким образом, что молекулы 31 жидких кристаллов p-типа в непосредственной близости к подложке 40, которая представляет собой противоподложку, наклонены в большей степени в горизонтальном направлении, чем молекулы 31 жидких кристаллов p-типа в непосредственной близости к центру жидкокристаллического слоя 30.

В соответствии с этим требуется предоставить только электрод 41 на подложке 40, на противоположной стороне подложки 10, на которой предусмотрены гребенчатые электроды 13 и 14. Кроме того, электрод 41 должен быть предусмотрен только на, по меньшей мере, одной поверхности стеклянной подложки 21 на подложке 40.

Например, подложка 40 может иметь такую конфигурацию, что (i) диэлектрический слой 42 и выравнивающая пленка 22 предусмотрены в указанном порядке на поверхности стеклянной подложки 21, поверхность которой противоположна жидкокристаллическому слою 30 и (ii) электрод 41 предусмотрен на другой поверхности стеклянной подложки 21, противоположной поверхности, противоположной жидкокристаллическому слою 30.

Следует отметить, что, как описано выше, диэлектрический слой 42 в любом случае предусмотрен между стеклянной подложкой 21 и выравнивающим слоем 22. Это позволяет сформировать линию электрического потока в жидкокристаллической ячейке 5 в виде широкой кривой, как дуга в диэлектрическом слое 42 в непосредственной близости к стеклянной подложке 21 (не достигая стеклянной подложки 21, когда диэлектрический слой 42 просматривают со стороны, на которой предусмотрен жидкокристаллический слой 30), как показано на фиг. 20. В результате молекулы 31 жидких кристаллов 31 p-типа, в непосредственной близости к подложке 40, могут быть в большей степени наклонены в горизонтальном направлении, чем молекулы 31 жидких кристаллов p-типа в непосредственной близости к центру жидкокристаллического слоя 30.

Вариант 3 осуществления

Ниже поясняется настоящий вариант осуществления, со ссылкой на фиг. 21. Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления поясняется только отличие от Вариантов 1 и 2 осуществления. Элементы, которые имеют функции, идентичные функциям элементов, описанным в Вариантах 1 и 2 осуществления, обозначены те же ссылочными позициями, и их пояснение здесь опущено.

В Вариантах 1 и 2 осуществления пояснение приведено со ссылкой на случай, в качестве примера, в котором гребенчатые электроды 13 и 14 (то есть электроды пикселя и общий электрод) предусмотрены в том же слое на стеклянной подложке 11 одной подложки 10. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим.

Фиг. 21 изображает вид в поперечном сечении, схематично поясняющий общую конфигурацию существенной части жидкокристаллической панели 2 в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

Жидкокристаллическая панель 2 в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет ту же конфигурацию, что и жидкокристаллическая панель 2, показанная на фиг. 2, за исключением того, что гребенчатые электроды 13 и 14, каждый из которых представляет собой средство приложения электрического поля для приложения электрического поля к жидкокристаллическому слою 30, предусмотрены на поверхности подложки 10, и эта поверхность противоположна жидкокристаллическому слою 30 так, что диэлектрический слой 51 предусмотрен между гребенчатыми электродами 13 и 14.

Таким образом, подложка 10 имеет такую конфигурацию, что гребенчатый электрод 14, изготовленный из ITO или тому подобного, предусмотрен как общий электрод на стеклянной подложке 11; диэлектрический слой 51 предусмотрен на стеклянной подложке 11 так, что он покрывает гребенчатый электрод 14; кроме того, на диэлектрическом слое 51 гребенчатый электрод 13, изготовленный из ITO или тому подобного, предусмотрен как электрод пикселя; и выравнивающая пленка 12 предусмотрена на диэлектрическом слое 51 так, что она покрывает гребенчатый электрод 13.

Как показано на фиг. 21, гребенчатые электроды 13 и 14 предусмотрены посредством диэлектрического слоя 51, предусмотренного между гребенчатыми электродами 13 и 14 таким образом, что зубья участков гребенки гребенчатых электродов 13 и 14 расположены параллельно друг другу и предоставлены поочередно в виде плоскости (то есть когда подложку 10 просматривают из направления, перпендикулярного подложке).

В настоящем варианте осуществления промежутки S между электродами гребенчатых электродов 13 и 14 установлены более короткими, чем зазор d между ячейками так, что электрическое поле в виде окантовки формируется между гребенчатыми электродами 13 и 14.

Фиг. 21 изображает, в качестве примера, случай, в котором подложка 20, показанная на фиг. 2, предусмотрена как противоположная подложка, которая противоположна подложке 10. Однако настоящий вариант осуществления не ограничивается этим. Нет необходимости отмечать, что подложка 40, показанная на фиг. 18, может использоваться как противоподложка.

В соответствии с настоящим вариантом осуществления производительность во время производства может быть улучшена по сравнению с Вариантами 1 и 2 осуществления. Поэтому, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, становится возможным изготавливать при низких затратах и с постоянным выходом жидкокристаллическую панель 2, которая позволяет одновременно достичь характеристик высокоскоростного отклика, широкого угла обзора и высокого контраста, и устройство жидкокристаллического дисплея 1, включающего в себя жидкокристаллическую панель 2.

Следует отметить, что гребенчатые электроды 13 и 14 могут быть изготовлены в форме буквы V или в зигзагообразной форме.

Настоящее изобретение не ограничивается описанием приведенных выше вариантов осуществления, но может быть изменено специалистом в данной области техники в пределах формулы изобретения. Вариант осуществления на основе правильной комбинации технических средств, раскрытых в разных вариантах осуществления, охвачен в техническом объеме настоящего изобретения.

Промышленная применимость

В каждой из жидкокристаллической панели и устройства жидкокристаллического дисплея в соответствии с настоящим изобретением исходная операция перехода к изгибу становится ненужной, и может быть получена высокая пропускная способность при используемом на практике управляющем напряжении. Кроме того, становится возможным одновременно достичь характеристик (i) широкого угла обзора, эквивалентного режиму MVA или режиму IPS (ii) высокоскоростного отклика, настолько же быстрого или быстрее, чем в режиме OCB, и (iii) высокого контраста. Поэтому настоящее изобретение можно соответствующим образом применять, в частности, для общественных досок объявлений, для использования вне помещения, в качестве мобильных устройств, таких как мобильные телефоны и КПК и т.п.

Список номеров ссылочных позиций

1 устройство жидкокристаллического дисплея

2 жидкокристаллическая панель

3 схема управления

4 задняя подсветка

5 жидкокристаллическая ячейка

5A испытуемая ячейка

10 подложка

11 стеклянная подложка

12 выравнивающая пленка

13 гребенчатый электрод (электрод)

14 гребенчатый электрод (электрод)

20 подложка

21 стеклянная подложка

22 выравнивающая пленка

30 жидкокристаллический слой

31 молекула жидкого кристалла p-типа

33 прокладка

34 уплотнительный агент

35 поляризатор

36 поляризатор

37 волновая пластина

38 волновая пластина

40 подложка

41 электрод

42 диэлектрический слой

51 диэлектрический слой

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Жидкокристаллическая панель, содержащая:

жидкокристаллический материал, расположенный между парой подложек; и электроды для приложения к жидкокристаллическому материалу электрического поля, параллельного поверхности подложки, при этом

жидкокристаллический материал включает в себя жидкокристаллический материал p-типа,

жидкокристаллический материал p-типа вертикально выровнен относительно поверхности подложки, когда электрическое поле не приложено,

электроды имеют ширину электрода 5 мкм или меньше, и промежуток между электродами составляет 15 мкм или меньше,

жидкокристаллический материал p-типа имеет произведение анизотропии диэлектрической постоянной и анизотропии n коэффициента преломления в диапазоне от 1,3 до 3,1.

2. Жидкокристаллическая панель по п.1, в которой произведение толщины d слоя жидкокристаллического материала и анизотропии n коэффициента преломления составляет 0,3 мкм или больше и 0,7 мкм или меньше.

3. Жидкокристаллическая панель по п.1, в которой жидкокристаллический материал имеет упругую константу k33, равную 15 пН или больше.

4. Жидкокристаллическая панель по п.1, в которой жидкокристаллический материал включает в себя 10% или больше тетрациклического жидкокристаллического материала.

5. Жидкокристаллическая панель по п.1, в которой:

Жидкокристаллический материал p-типа является нематическим жидкокристаллическим материалом p-типа; и

электроды являются гребенчатыми электродами, предусмотренными на, по меньшей мере, одной подложке из пары подложек; и

нематический жидкокристаллический материал p-типа расположен в гомеотропном выравнивании в момент времени, когда электрическое поле не приложено.

6. Жидкокристаллическая панель по п.1, в которой жидкокристаллический материал включает в себя соединение, содержащее алкениловую группу.

7. Жидкокристаллическая панель по п.1, дополнительно содержащая выравнивающую пленку, изготовленную из силоксанового неорганического материала на противоположной поверхности, по меньшей мере, одной подложки из пары подложек, противоположная поверхность обращена к жидкокристаллическому слою, изготовленному из жидкокристаллического материала.

8. Жидкокристаллическая панель по п.1, в которой:

электроды предусмотрены на одной подложке из пары подложек; и

электродная пленка предусмотрена на другой подложке из пары подложек, причем электродная пленка покрывает всю площадь отображения.

9. Устройство жидкокристаллического дисплея, содержащее жидкокристаллическую панель по п.1.